BR112017009038B1 - Composição de combustível sólido - Google Patents

Abstract

COMPOSIÇÃO DE COMBUSTÍVEL SÓLIDO FORMADO A PARTIR DE RESÍDUOS SÓLIDOS MISTURADOS. São divulgados sistemas e métodos de produção de uma composição de combustível sólido. Em particular, são divulgados sistemas e métodos para produzir uma composição de combustível sólido por aquecimento e mistura de uma mistura de resíduos sólidos a uma temperatura máxima suficiente para fundir os plásticos misturados dentro da mistura de resíduos sólidos.

Description

REFERÊNCIA REMISSIVA

[001] Esta divulgação reivindica o benefício da data de depósito sob 35 U.S.C. § 119 ao Pedido de Patente Provisório US No. de série 62/072,830 depositado em 30 de outubro de 2014, e intitulado “Process for Forming a Solid Fuel Block Composition From Mixed Solid Waste,” ("Processo para Formar uma Composição em Bloco de Combustível Sólido A Partir De Resíduos Sólidos Misturados"), cuja divulgação é aqui incorporada por referência na sua totalidade para todos propósitos.

CAMPO TÉCNICO

[002] A presente divulgação refere-se a composições de combustível sólido formado a partir de resíduos sólidos misturados. Mais especificamente, a presente divulgação refere-se a composições de combustível sólido que são substancialmente isentas de compostos orgânicos voláteis e não são pirolisadas.

FUNDAMENTOS

[003] O gerenciamento de resíduos sólidos, tais como resíduos urbanos de fontes residenciais, institucionais e comerciais, resíduos agrícolas e outros resíduos, tais como lodo de esgoto, continua sendo um problema desafiador com soluções em constante evolução. À medida que os aterros sanitários atingem e excedem a capacidade em todo o mundo, e como a indústria de resíduos sólidos e as sociedades geralmente limitam o uso de aterros sanitários, métodos alternativos de gerenciamento de resíduos sólidos foram desenvolvidos que, adicionalmente, processam os resíduos sólidos para reduzir o volume introduzido nos aterros sanitários. A reciclagem de metais, plásticos e produtos de papel, bem como a compostagem de matéria orgânica são métodos relativamente comuns de redução do volume total de resíduos sólidos que vão para os aterros sanitários. Processos de Energia de Resíduos (Waste-to-Energy) também foram desenvolvidos para converter o teor energético de resíduos sólidos em uma forma mais útil tal como a energia elétrica.

[004] Uma variedade de processos de Energia de Resíduos (Waste-to-Energy) pode usar tratamentos térmicos, tais como incineração, pirólise ou gaseificação para liberar o teor energético da corrente de resíduos sólidos, que é posteriormente usado para impulsionar geradores elétricos à jusante. Embora a pirólise e a gaseificação ofereçam muitas vantagens em relação à incineração nos processos de energia de resíduos (Waste-to-Energy), o uso eficaz da pirólise ou da gaseificação é limitado quando o resíduo sólido urbano (MSW) ou o resíduo agrícola é usado como a matéria-prima, devido ao alto teor de água, baixa densidade e falta de homogeneidade.

[005] A operação eficiente de uma pirólise ou uma câmara de gaseificação tipicamente usa matéria-prima que é de alta densidade e de composição consistente com essencialmente nenhuma umidade. Como as correntes de resíduos sólidos são intrinsecamente de baixa densidade e variáveis na composição, a maioria das plantas de energia de resíduos (Waste-to-Energy) incinera a corrente de resíduos sólidos para liberar a energia da corrente de resíduos sólidos. Mecanismos de pirólise melhorados, tais como gaseificação avançada, podem superar ineficiências associadas à inconsistência inerente à composição de resíduos sólidos, mas esses mecanismos avançados requerem investimentos significativos em equipamentos especializados. Além disso, eles ainda são limitados pela qualidade da matéria-prima.

[006] Outros processos utilizam peletizadores para tornar o fluxo de resíduos sólidos da câmara de pirólise mais uniforme em tamanho. Mas os resíduos sólidos peletizados mantêm a variação na composição inerente às correntes de resíduos sólidos. Além disso, a peletização da corrente de resíduos sólidos não consegue transformar o resíduo sólido em um combustível de alta densidade e baixa umidade apropriado para a operação eficiente de uma câmara de pirólise (ou gaseificação).

[007] Existe uma necessidade para uma composição de combustível sólido e um processo de produção de uma composição de combustível sólido a partir de uma corrente de resíduos sólidos que pode incluir resíduos sólidos misturados e outros resíduos a serem utilizados como uma matéria-prima. Tal combustível proporcionaria a operação eficiente de uma câmara de pirólise (ou gaseificação) como parte de um processo de energia de resíduos (Waste-to- Energy), sem investimento de capital adicional em máquinas avançadas. Além disso, existe uma necessidade de um processo que transforme uma corrente de resíduos sólidos com composição variável em uma composição de combustível sólido com uma composição relativamente consistente que é de alta densidade e baixa umidade, pois isso proporciona uma melhor composição de combustível. Além disso, existe a necessidade de um processo para formar uma composição de combustível sólido a partir de uma corrente de resíduos sólidos que possa eliminar ainda mais odores, bactérias e outras propriedades indesejadas da corrente de resíduos sólidos utilizada para produzir a composição de combustível sólido. A composição de combustível sólido resultante de tal processo, pode permitir a utilização de métodos de pirólise ou de gaseificação de alta eficiência como parte de um processo de energia de resíduos (Waste-to-Energy), fornecendo um combustível homogeneizado, seco, denso e rico em energia preparado para pirólise ou gaseificação.

BREVE SUMÁRIO

[008] Os métodos aqui divulgados processam misturas de resíduos sólidos sem pré-seleção ou pré-secagem extensiva, como normalmente empregado para produzir um combustível modificado. Uma vez que o material fonte não precisa ser seco ou pré-selecionado (além da remoção opcional de metal, vidro e materiais perigosos não combustíveis), as variações de conteúdo com base no local de origem, estação ou o clima, não afetam substancialmente o processo.

[009] O processo começa pela obtenção de uma mistura de resíduos sólidos que inclui material orgânico, lixo e plástico. O sistema processa a mistura de resíduos sólidos em um recipiente de processo abaixo da pressão atmosférica, afastando o excesso de umidade, compostos orgânicos voláteis (VOCs), orgânicos clorados e gás cloro, que são sequestrados sem a exposição desses gases à atmosfera. Em seguida, o calor aumenta após a remoção da água e VOCs para fundir plásticos misturados na mistura de resíduos sólidos. Este processo funde o conteúdo de plásticos dentro da mistura de resíduos sólidos secos, distribuindo assim o plástico em toda a composição do combustível sólido e aumentando a densidade da composição do combustível sólido, em contraste com as composições existentes. O produto acabado não foi pirolisado e inclui compostos orgânicos e plásticos. O produto acabado é de uma consistência uniforme geral, o que significa que grandes peças dentro da mistura de resíduos sólidos são reduzidas a um tamanho de partícula médio igual a, ou inferior a outras peças individuais dentro da mistura de resíduos sólidos. O produto acabado também tem baixo teor de água (<1% em peso) e é adequado para uma variedade de aplicações pós-processamento, incluindo o uso como combustível para incineração, ou como matéria-prima de gás de síntese, por exemplo, por pirólise ou gaseificação.

[0010] Brevemente, portanto, a presente divulgação proporciona uma composição de combustível sólido com um teor de energia entre cerca de 8.000 BTU/lb. (18.608 kJ/kg), e cerca de 14.000 BTU/lb. (32.564 kJ/kg), e uma densidade entre cerca de 30 lbs/ft3 (480,55 kg/m3) e cerca de 80 lbs/ft3 (1281,48 kg/m3). A composição de combustível sólido é substancialmente isenta de compostos orgânicos voláteis e não é pirolisada, o que significa que a composição de combustível sólido não foi termicamente e quimicamente transformada em cinzas, carvão, Synoil e gás de síntese. A composição de combustível sólido compreende cerca de 40% em peso a cerca de 80% em peso de carbono, de cerca de 5% em peso a cerca de 20% em peso de hidrogênio, de cerca de 5% em peso a cerca de 20% em peso de oxigênio, menos do que cerca de 2% em peso de enxofre, menos do que cerca de 2% em peso de cloro e menos do que cerca de 1% em peso de água. A composição de combustível sólido é formada a partir de uma mistura de resíduos sólidos sem a formação de gás de síntese por aquecimento de uma mistura de resíduos sólidos compreendendo entre cerca de 5% em peso e cerca de 60% em peso de plásticos misturados dentro de um recipiente de processo a uma temperatura de cerca de 90°C a cerca de 110°C para separar a mistura de resíduos sólidos em uma mistura de resíduos sólidos secos e compostos vaporizados liberados das misturas de resíduos sólidos aquecidos. Gás de síntese é um produto da pirólise, que não ocorre no presente processo. Os compostos vaporizados são removidos do recipiente de processo para formar uma mistura de resíduos sólidos secos. A mistura de resíduos sólidos secos é aquecida e misturada a pelo menos 160°C e abaixo da pressão atmosférica para formar uma mistura de resíduos sólidos aquecida compreendendo plásticos misturados fundidos. A mistura de resíduos sólidos aquecida é extrudada abaixo de cerca de 200°C para produzir uma mistura de resíduos sólidos extrudados. A mistura de resíduos sólidos extrudados é resfriada a menos de cerca de 65°C para formar a composição de combustível sólido.

[0011] A mistura de resíduos sólidos pode compreender resíduos sólidos urbanos e resíduos agrícolas. A mistura de resíduos sólidos pode compreender um resíduo sólido urbano selecionado, produzido pela remoção de plásticos e resíduos não combustíveis dos resíduos sólidos urbanos; e a quantidade de plásticos misturados na mistura de resíduos sólidos pode ser ajustada para entre cerca de 5% em peso e cerca de 60% em peso. A mistura de resíduos sólidos é substancialmente isenta de resíduos não combustíveis, tais como resíduos metálicos não combustíveis.

[0012] Os plásticos misturados podem compreender um ou mais plásticos selecionados do grupo que consiste em poliéster, tereftalato de polietileno, polietileno, cloreto de polivinila, cloreto de polivinilideno, polipropileno, poliestireno, poliamidas, acrilonitrila butadieno estireno, polietileno/acrilonitrila butadieno estireno, policarbonato, policarbonato/acrilonitrila butadieno estireno, poliuretanos, maleimida/bismaleimida, melamina formaldeído, fenol formaldeídos, poliepóxido, polieteretercetona, polieterimida, poliimida, ácido poliláctico, poli(metacrilato de metila), politetrafluoretileno e ureia-formaldeído. Os plásticos misturados podem compreender cloreto de polivinila, cloreto de polivinilideno e suas combinações, e os resíduos sólidos secos podem ser aquecidos a pelo menos cerca de 190°C. A mistura de resíduos sólidos pode compreender de cerca de 5% em peso a cerca de 35% em peso de plásticos misturados. A pressão mantida dentro do recipiente do processo pode ser menos do que cerca de 50 torr (6,67 kPa). Alternativamente, a composição de combustível sólido pode compreender menos do que 0,5% em peso de água. A composição de combustível sólido pode liberar por milhão de BTUs (1.055 x 106 kJ) quando queimado menos de cerca de 0,5 lb (0,23 kg) de óxido alcalino, menos de cerca de 3 lb (1,36 kg) de cinzas, menos de cerca de 0,1 lb. (0,04 kg) de SO2, e menos de cerca de 1,5 lb (0,68 kg) de cloro. A composição de combustível sólido pode ser essencialmente não porosa, essencialmente sem odor e/ou essencialmente estéril. Adicionalmente, a composição de combustível sólido pode ser extrudada na forma de hastes com uma dimensão de seção transversal máxima de cerca de duas polegadas (5,08 cm) e um comprimento de haste de menos do que cerca de 2 pés (60,96 cm). A composição de combustível sólido pode também ser moída para uma pluralidade de partículas com uma dimensão de partícula máxima de menos do que cerca de 3 mm.

[0013] A presente divulgação proporciona ainda uma composição de combustível sólido com um teor de energia entre cerca de 8.000 BTU/lb. (18.608 kJ/kg) e cerca de 14.000 BTU/lb (32.564 kJ/kg), e uma densidade entre cerca de 30 lbs./ft3 (480,55 kg/m3) e cerca de 80 lbs./ft3 (1281,48 kg/m3). A composição do combustível sólido não é pirolisada e é substancialmente isenta de compostos orgânicos voláteis e resíduos não combustíveis. A composição de combustível sólido compreende cerca de 40% em peso a cerca de 80% em peso de carbono, de cerca de 5% em peso a cerca de 20% em peso de hidrogênio, de cerca de 5% em peso a cerca de 20% em peso de oxigênio, menos do que cerca de 2% em peso de enxofre, menos do que cerca de 2% em peso de cloro, e menos de cerca de 1% em peso de água. A composição de combustível sólido compreende entre cerca de 5% em peso e cerca de 35% em peso de plásticos misturados. A composição de combustível sólido libera por milhão de BTUs (1.055 x 106 kJ) queimados menos de cerca de 0,5 lb (0,23 kg) de óxido alcalino, menos do que cerca de 3 lb (1,36 kg) de cinzas, menos do que cerca de 0,1 lb (0,04 kg) de SO2 e menos do que cerca de 1,5 lb (0,68 kg) de cloro. A composição de combustível sólido é essencialmente não porosa, essencialmente sem odor e essencialmente estéril. A composição de combustível sólido pode ser um não resíduo, por exemplo, um não resíduo produzido a partir de material secundário não perigoso descartado.

[0014] A presente divulgação também proporciona uma mistura de resíduos sólidos, compreendendo entre cerca de 5% em peso e cerca de 60% em peso de plásticos misturados e menos de cerca de 1% em peso de água, sendo substancialmente livre de compostos orgânicos voláteis, a uma temperatura entre cerca de 160°C e cerca de 260°C, e a uma pressão de menos do que cerca de 50 torr (6,67 kPa).

[0015] Embora sejam divulgadas múltiplas modalidades, ainda outras modalidades da presente divulgação irão se tornar evidentes para os especialistas na técnica a partir da descrição detalhada que se segue, que mostra e descreve modalidades ilustrativas da divulgação. Como será realizada, a invenção é capaz de modificações, todas sem se afastar do espírito e do escopo da presente divulgação. Consequentemente, os desenhos e a descrição detalhada devem ser considerados de natureza ilustrativa e não restritivos.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

[0016] As figuras seguintes ilustram vários aspectos da divulgação.

[0017] A Figura 1 é um fluxograma que ilustra um método de produção de uma composição de combustível sólido a partir de uma mistura de resíduos sólidos.

[0018] A Figura 2 é um gráfico que ilustra esquematicamente um perfil de temperatura e processos associados dentro de uma mistura de resíduos sólidos durante um processo de produção de uma composição de combustível sólido a partir da mistura de resíduos sólidos.

[0019] A Figura 3 é um fluxograma que ilustra um método de remoção de compostos vaporizados a partir de uma mistura de resíduos sólidos aquecida.

[0020] A Figura 4 é um diagrama de blocos de um sistema para produzir uma composição de combustível sólido a partir de uma mistura de resíduos sólidos.

[0021] A Figura 5 é uma vista em seção transversal de uma saída da extrusora 434.

[0022] A Figura 6 é um diagrama esquemático de um recipiente de processo de câmara dupla.

[0023] A Figura 7 é um esquema de um sistema como aqui divulgado.

[0024] Os caracteres de referência correspondentes e as legendas indicam elementos correspondentes entre as vistas dos desenhos. Os títulos usados nas figuras não devem ser interpretados para limitar o escopo das reivindicações.

DESCRIÇÃO DETALHADA

[0025] A presente divulgação engloba métodos e sistemas para produzir uma composição de combustível sólido sem formação de gás de síntese com um teor de energia de pelo menos 8.000 BTU/lb. (18.608 kJ/kg). São fornecidos abaixo, sistemas e métodos para formar uma composição de combustível sólido a partir de uma mistura de resíduos sólidos que pode incluir pelo menos cerca de 5% em peso de plásticos. A composição de combustível sólido pode ser formada aquecendo a mistura de resíduos sólidos dentro de um recipiente de processo a uma temperatura de pelo menos cerca de 100°C para separar a mistura de resíduos sólidos em uma mistura de resíduos sólidos secos e compostos vaporizados incluindo, mas não limitado a, vapor d’água. Os compostos vaporizados podem então ser removidos do recipiente de processo utilizando um sistema de vácuo ligado, e a mistura de resíduos sólidos secos remanescentes pode então ser misturada e aquecida até uma temperatura máxima de cerca de 250°C. À temperatura máxima, quaisquer plásticos dentro da mistura de resíduos sólidos podem ser fundidos e distribuídos em toda a mistura. A mistura de resíduos sólidos aquecida pode então ser extrudada abaixo de cerca de 200°C e resfriada para formar a mistura de combustível sólido.

[0026] A mistura de combustível sólido resultante pode ter um teor de energia de pelo menos 8.000 BTU/lb (18.608 kJ/kg) e uma densidade de pelo menos cerca de 30 lb/ft3 (480,55 kg/m3). A mistura de combustível sólido também pode ser esterilizada devido à alta temperatura máxima dentro do recipiente de processo, e hidrofóbica e não porosa em virtude dos plásticos distribuídos em toda a composição de combustível sólido. Como resultado, a mistura de combustível sólido pode ser armazenada por períodos prolongados em uma ampla variedade de condições de armazenamento sem risco de biodegradação ou de outra forma alterar a composição.

[0027] As descrições detalhadas do método e dos sistemas para a composição de combustível sólido, bem como uma descrição da própria composição de combustível sólido, são aqui fornecidas abaixo. I. Método de Formação de Composição de Combustível Sólido

[0028] É divulgado um método para formar uma composição de combustível sólido a partir de uma mistura de resíduos sólidos, que inclui aquecer e mecanicamente agitar uma mistura de resíduos sólidos dentro de um recipiente de processo para misturar e homogeneizar os componentes individuais dos resíduos sólidos. Além disso, quaisquer compostos vaporizados liberados pela mistura de resíduos sólidos aquecida podem ser removidos utilizando um vácuo dentro do recipiente de processo (isto é, a uma pressão abaixo da atmosférica). Os conteúdos resultantes do recipiente de processo podem ser extrudados, formados em uma forma desejada, e resfriados para formar a composição de combustível sólido.

[0029] O método supera muitas das limitações de métodos anteriores de energia de resíduos (Waste-to-Energy) por meio da transformação de uma mistura de resíduos sólidos, que pode ser variável na composição, para uma composição de combustível sólido com variabilidade de composição relativamente baixa. Além disso, a composição de combustível sólido produzida pelo método é essencialmente estéril e não porosa, permitindo que a composição de combustível sólido seja transportada e armazenada por períodos prolongados sem necessidade de equipamentos ou instalações especializadas. Além disso, as composições de combustível sólido são compatíveis com vários processos de pirólise associados a métodos de energia de resíduos de maior rendimento.

[0030] Alguns processos de Energia de Resíduos incineram os resíduos sólidos, aqui definidos como queimando os resíduos sólidos na presença de oxigênio, gerando assim calor para produzir vapor que impulsiona os geradores de vapor a jusante. No entanto, o processo de incineração também produz emissões potencialmente nocivas que devem ser purificadas da corrente de escape do incinerador ou liberadas para o meio ambiente. Por outro lado, a presente divulgação proporciona uma composição de combustível sólido que já possuía VOCs, compostos orgânicos clorados e gás de cloro removidos, de modo que, quando a composição de combustível sólido incinerada ou queimada, essa não emite esses poluentes nocivos para o meio ambiente e a corrente de escape não precisa ser purificada para esses compostos.

[0031] Outros processos de Energia de Resíduos utilizam a pirólise, que é o superaquecimento dos componentes voláteis de uma substância orgânica, criada por aquecimento da substância a uma temperatura variando de cerca de 400°F a cerca de 1.400°F (cerca de 205°C a cerca de 760°C) em um ambiente privado de oxigênio. A pirólise é um tipo de termólise, resultando na decomposição termoquímica irreversível de material orgânico. A pirólise envolve uma mudança simultânea de composição química e fase física, em que a matéria-prima é dividida em cinzas, carvão (tal como carvão vegetal), synoil (bioóleo) e gás de síntese (biogás). A pirólise difere da combustão (oxidação), em que o combustível reage com oxigênio, e hidrólise, em que o combustível reage com água. O gás de síntese e/ou outros fluidos gerados a partir da pirólise permitem geradores eficientes à jusante para a produção de energia, em oposição aos geradores de vapor menos eficientes usados em conjunto com a incineração. A presente divulgação fornece uma composição de combustível sólido que não é pirolisada, o que significa que não foi dividida em cinzas, carvão, synoil e gás de síntese. Em vez disso, a presente composição de combustível sólido é um combustível homogeneizado, seco, denso e rico em energia preparado para a pirólise.

[0032] A gasificação é semelhante à pirólise na medida em que essa envolve o aquecimento de substâncias orgânicas em ambientes de temperatura ainda mais elevada de cerca de 900°F a cerca de 3.000°F (cerca de 480°C a cerca de 1.650°C) com pouco ou nenhum oxigênio. A gaseificação tem a vantagem de criar uma maior quantidade de gás de síntese, uma vez que alguns dos carvões de carbono não voláteis deixados da pirólise, também podem ser convertidos em gás de síntese por gaseificação. A presente divulgação proporciona uma composição de combustível sólido que é gaseificada, mas que é um combustível homogeneizado, seco, denso e rico em energia preparado para a gaseificação.

[0033] A composição de combustível sólido aqui divulgada pode ser utilizada em qualquer um dos processos acima. A presente mistura de resíduos sólidos é quimicamente e fisicamente transformada para proporcionar uma composição de combustível sólido especialmente adequada para pirólise, gaseificação e/ou incineração. Sem pretender estar vinculado pela teoria, a pirólise tipicamente não pode ocorrer até que uma parte substancial da umidade seja removida da matéria- prima. As composições de combustível sólido divulgadas no presente documento, têm um teor de água muito baixo e podem ser imediatamente pirolisadas. As composições de combustível sólido foram processadas para remover VOCs, compostos orgânicos clorados e gás cloro. Geralmente, materiais de resíduos não combustíveis também foram removidos. A mistura de resíduos sólidos é processada até o ponto imediatamente anterior à ocorrência da pirólise, na qual a reação é interrompida por densificação e resfriamento da matéria- prima, mantendo assim o gás que pode ser queimado "bloqueado" na composição de combustível sólido. A composição de combustível sólido resultante preparada para pirólise e processos relacionados. Combinação de Mistura de Resíduos Sólidos

[0034] A Figura 1 é um fluxograma que ilustra um método 100 para formar uma composição de combustível sólido a partir de uma mistura de resíduos sólidos. Dependendo da mistura de resíduos sólidos submetida ao método 100, a mistura de resíduos sólidos pode opcionalmente ser formada pela combinação de um resíduo sólido selecionado com plásticos misturados na etapa 101. A matéria-prima para o processo pode ser uma mistura de resíduos sólidos que inclui pelo menos cerca de 20% em peso de plásticos. A matéria-prima para o processo pode ser uma mistura de resíduos sólidos que inclui pelo menos cerca de 5% em peso de plásticos.

[0035] "Resíduo" refere-se geralmente ao material combustível contendo carbono que foi descartado após o seu uso primário, incluindo resíduos sólidos. Geralmente, os resíduos podem ser molhados e heterogêneos, contendo uma porção de resíduos não combustíveis. "Resíduos sólidos" se refere a qualquer lixo, ou resíduos, lodo de uma estação de tratamento de águas residuais, estação de tratamento de fornecimento de água ou instalações de controle de poluição do ar e outros materiais descartados, incluindo materiais sólidos, líquidos, semissólidos ou contendo gases resultantes de operações industriais, comerciais, mineradoras e agrícolas, e de atividades comunitárias.

[0036] Pode ser utilizada uma variedade de fontes de resíduos sólidos. A mistura de resíduos sólidos pode ser derivada de fontes de resíduos não perigosos incluindo, mas não limitado a, resíduos urbanos, resíduos agrícolas, lodo de esgoto, resíduo doméstico, materiais secundários descartados e resíduos sólidos industriais. O "resíduo urbano" ou "resíduos sólidos urbanos" (MSW), tal como utilizado no presente documento, podem se referir a qualquer resíduo doméstico ou resíduos sólidos comerciais ou resíduos sólidos industriais. Exemplos não limitantes de resíduos que podem ser incluídos na mistura de resíduos sólidos incluem resíduos biodegradáveis, tais como resíduos de alimentos e cozinha; resíduos verdes, tais como aparas de gramados ou de sebe; papel; plásticos misturados; resíduos de alimentos sólidos; resíduos agrícolas sólidos; lodo de esgoto; e resíduo de triturador automotivo.

[0037] O "resíduo doméstico" ou "resíduo residencial" refere-se a qualquer resíduo sólido (incluindo lixo, detritos e resíduo sanitário em fossas sépticas) derivado de domicílios (incluindo residências únicas e múltiplas, hotéis e motéis, alojamentos, estações florestais, aposentos da tripulação, acampamentos, terrenos para piquenique e áreas recreativas de uso diário).

[0038] Os "resíduos sólidos comerciais" referem-se a todos os tipos de resíduos sólidos gerados por lojas, escritórios, restaurantes, armazéns e outras atividades não industriais, excluindo resíduos residenciais e industriais.

[0039] Os "resíduos sólidos industriais" referem-se a resíduos sólidos não perigosos gerados pelos processos de fabricação ou industriais. Exemplos de resíduos sólidos industriais incluem, mas não estão limitados a, resíduos resultantes dos seguintes processos de fabricação: geração de energia elétrica; produtos químicos fertilizantes/agrícolas; produtos/subprodutos alimentares e relacionados; couro e produtos de couro; produtos químicos orgânicos; fabricação de plásticos e resinas; indústria de celulose e papel; borracha e produtos plásticos diversos; fabricação de têxteis; equipamento de transporte; e tratamento de água. Este termo não inclui resíduos de mineração ou resíduos de petróleo e gás.

[0040] A mistura de resíduos sólidos pode compreender material secundário não perigoso descartado, caso em que as composições de combustível sólido produzidas a partir dessas misturas de resíduos sólidos podem ser legalmente categorizadas como "não resíduos". "Material secundário" refere-se a qualquer material que não seja o produto primário de um processo de fabricação ou comercial, e pode incluir material pós-consumo, produtos químicos comerciais fora da especificação ou produtos químicos de fabricação intermediários, materiais pós-industriais e sucata. Exemplos de materiais secundários não perigosos incluem pneus de sucata que não são descartados e são gerenciados por um programa de coleta de pneus estabelecido, incluindo pneus removidos de veículos e pneus fora da especificação; madeira resinada; resíduos de carvão que foram recuperados de pilhas legadas e processados da mesma maneira que os resíduos de carvão gerados atualmente; e lodos de papel e celulose desidratada que não são descartadas e são geradas e queimadas no local por fábricas de celulose e papel que queimam uma parcela significativa de tais materiais onde tais resíduos desidratados são gerenciados de forma a preservar o valor de aquecimento significativo dos materiais.

[0041] A "madeira resinada" refere-se a produtos de madeira (contendo aglutinantes e adesivos) produzidos por fabricação de produtos de madeira primários e secundários. A madeira resinada inclui resíduos da fabricação e uso de madeira resinada, incluindo materiais tais como a guarnição da tábua, o pó da lixadeira, a guarnição do painel e os produtos de madeira resinada não especificados que não atendem a uma qualidade ou padrão de fabricação.

[0042] Os "plásticos misturados" referem-se a qualquer combinação de produtos orgânicos sintéticos ou semissintéticos que são maleáveis, podem ser moldados em objetos sólidos de diversas formas, e que normalmente são encontrados em resíduos sólidos urbanos. Exemplos adequados de plásticos misturados incluem, mas não estão limitados a, poliéster (PES), tereftalato de polietileno (PET), polietileno (PE), polietileno de alta densidade (HDPE), cloreto de polivinila (PVC), cloreto de polivinilideno (PVDC, Saran™), polietileno de baixa densidade (LDPE), polipropileno (PP), poliestireno (PS), poliamidas (PA) (Nylons), acrilonitrila butadieno estireno (ABS), polietileno/acrilonitrila butadieno estireno (PE/ABS), policarbonato (PC), policarbonato/acrilonitrila butadieno estireno (PC/ABS), poliuretanos (PU), maleimida/ bismaleimida, melamina formaldeído (MF), fenol formaldeídos (PF), poliepóxido (Epóxi), polieteretercetona (PEEK), poliéterimida (PEI, Ultem™), poliimida, ácido poliláctico (PLA), poli(metacrilato de metila) (PMMA, acrílico), politetrafluoretileno (PTFE), ureia-formaldeído (UF) e suas combinações.

[0043] Os plásticos misturados podem compreender um ou mais plásticos selecionados do grupo que consiste em poliéster, tereftalato de polietileno, polietileno, cloreto de polivinila, cloreto de polivinilideno, polipropileno, poliestireno, poliamidas, acrilonitrila butadieno estireno, polietileno/acrilonitrila butadieno estireno, policarbonato, policarbonato/acrilonitrila butadieno estireno, poliuretanos, maleimida/bismaleimida, melamina formaldeído, fenol formaldeídos, poliepóxido, polieteretercetona, poliéterimida, poliimida, ácido poliláctico, poli(metacrilato de metila), politetrafluoretileno, ureia-formaldeído e suas combinações.

[0044] Os plásticos misturados podem compreender um ou mais plásticos selecionados do grupo que consiste em poliéster, tereftalato de polietileno, polietileno, cloreto de polivinila, cloreto de polivinilideno, polipropileno, poliestireno, poliamidas, policarbonato, poliuretanos e suas combinações. Os plásticos misturados podem compreender polietileno.

[0045] Os plásticos misturados podem compreender cloreto de polivinila, cloreto de polivinilideno e suas combinações, e os resíduos sólidos secos podem ser aquecidos a pelo menos cerca de 190°C.

[0046] A mistura de resíduos sólidos pode ser analisada para detectar resíduos sólidos não combustíveis. Com base na análise, uma corrente de resíduos sólidos urbanos pode ser levemente selecionada para remover plásticos e para excluir ainda resíduos inertes incluindo, mas não limitado a, vidros, metais, concreto, tijolos e qualquer outro material inerte, resultando em um resíduo sólido selecionado. O material inerte, como utilizado no presente documento, refere-se a qualquer material que não seja susceptível de liberar energia quando submetido a um processo de combustão ou pirólise. Os plásticos removidos da corrente de resíduos sólidos urbanos podem ser retidos e misturados com os resíduos sólidos selecionados para formar a mistura de resíduos sólidos a partir da qual a composição de combustível sólido é formada. Os resíduos não combustíveis podem compreender resíduos metálicos não combustíveis, incluindo, por exemplo, pedaços de metal e sucata metálica. Os resíduos metálicos não combustíveis podem compreender metais ferrosos, tais como ferro, aço e outras ligas contendo ferro, e metais não ferrosos, que são metais e ligas que não contêm uma quantidade apreciável de ferro.

[0047] A mistura de resíduos sólidos pode ser analisada para determinar a quantidade de plásticos misturados presentes na mesma. A quantidade de plásticos misturados presentes no resíduo sólido pode e irá variar. A mistura de resíduos sólidos utilizada como matéria-prima para o processo aqui descrito, pode ser formada misturando resíduos sólidos selecionados e plásticos em uma proporção predeterminada com base na análise. Os plásticos misturados são aqueles tipicamente encontrados na corrente de resíduos sólidos (por exemplo, MSW), utilizados sem ajuste adicional da proporção (isto é, triagem e remistura). A quantidade de plásticos misturados afeta as composições de combustível produzidas nos métodos e sistemas aqui descritos, e pode ser selecionada com base no modelo econômico e/ou base em projeto a projeto.

[0048] A mistura de resíduos sólidos pode incluir pelo menos cerca de 20% em peso de plásticos misturados. A mistura de resíduos sólidos pode incluir desde cerca de 20% em peso a cerca de 60% em peso de plásticos misturados. A mistura de resíduos sólidos pode incluir desde cerca de 20% em peso a cerca de 40% em peso de plásticos misturados. A matéria- prima para o processo pode incluir entre cerca de 5% em peso a cerca de 35% em peso de plásticos misturados. A matéria- prima para o processo pode incluir entre cerca de 5% em peso a cerca de 30% em peso de plásticos misturados. A matéria- prima para o processo inclui mais de cerca de 5% em peso de plásticos.

[0049] Os plásticos podem ajudar a unir a mistura de combustível sólido resultante dos métodos como aqui descritos, e podem ainda reduzir a porosidade e a atividade da água da composição de combustível sólido. Além disso, os plásticos na composição de combustível sólido podem influenciar os tipos de produtos resultantes dos processos de pirólise utilizando a composição de combustível sólido como matéria-prima. Sem se limitar a qualquer teoria particular, as misturas de combustível sólido com uma maior proporção de plásticos são considerados a produzir maiores rendimentos de synoil usando processos de pirólise. As misturas de combustível sólido com uma menor proporção de plásticos e uma maior proporção de papel e papelão, são consideradas a produzir maiores rendimentos de gás de síntese usando processos de pirólise.

[0050] A mistura de resíduos sólidos pode ter uma composição altamente variável devido à natureza variável das correntes de resíduos sólidos urbanos. Uma corrente de resíduos sólidos urbanos pode variar na composição devido a uma variedade de fatores, incluindo, mas não limitado a, diferentes estações, diferentes locações dentro de um país (urbano versus rural) e/ou países diferentes (industrial versus emergente).

[0051] A água contida dentro da mistura de resíduos sólidos que contém os resíduos sólidos selecionados e os plásticos misturados, pode variar e pode influenciar o tempo e/ou a temperatura máxima necessária para remover a água da mistura de resíduos sólidos durante a formação da composição de combustível sólido, usando os métodos descritos no presente documento. Para secar, um período de tempo pode ser selecionado que seja suficiente para remover a água dos resíduos sólidos.

[0052] Por exemplo, o resíduo sólido misturado pode conter uma quantidade variável de água variando de cerca de 10% em peso a cerca de 60% de peso. Especificamente, o resíduo sólido misturado pode conter uma quantidade de água variando entre cerca de 10% em peso e cerca de 20% em peso, os resíduos sólidos misturados podem conter pelo menos 10% em peso de água, pelo menos 20% em peso de água, pelo menos 30% em peso de água, pelo menos 40% em peso de água e pelo menos 50% em peso de água.

[0053] Os plásticos disponíveis podem variar de forma semelhante. Para formar uma mistura, os resíduos sólidos e os plásticos podem ser pesados individualmente antes da mistura para garantir que a mistura de resíduos sólidos seja formada na razão em peso predeterminada de resíduos sólidos e plásticos. Os resíduos sólidos e plásticos podem ser transferidos cada um de uma área de armazenamento para uma área de mistura usando dispositivos de pesagem, incluindo, mas não limitado a, um transportador de pesagem que pesa os resíduos sólidos e plásticos, pois eles são combinados para formar a mistura de resíduos sólidos. Os plásticos dentro da mistura de resíduos sólidos podem incluir plásticos removidos da corrente de resíduos urbanos durante a seleção, plásticos obtidos a partir de fontes externas e qualquer combinação dos mesmos. Trituração da Mistura de Resíduos Sólidos

[0054] Em seguida, a mistura de resíduos sólidos pode ser triturada para reduzir as partículas até um tamanho de partícula médio igual ou inferior a outras peças individuais dentro da mistura de resíduos sólidos. Referindo-se novamente à Figura 1, o método pode ainda incluir opcionalmente triturar a mistura de resíduos sólidos na etapa 102. Qualquer dispositivo de trituração conhecido pode ser usado para triturar a mistura de resíduos sólidos sem limitação, incluindo, mas não limitado a, um triturador industrial de um único eixo, um triturador industrial de dois eixos, um triturador industrial de três eixos, um triturador industrial de quatro eixos, um moinho de martelos, um moedor, um granulador, um cortador e qualquer outro dispositivo adequado para reduzir o tamanho de peças individuais dentro da mistura de resíduos sólidos. Ao triturar a mistura de resíduos sólidos, as dimensões máximas e os diâmetros máximos de peças individuais dentro da mistura de resíduos sólidos são reduzidos, aumentando assim a combinação dos componentes individuais da mistura de resíduos sólidos durante as etapas subsequentes do método 100, resultando em uma composição mais uniforme dentro dos blocos de combustível sólido produzidos usando o método 100.

[0055] A mistura de resíduos sólidos triturados pode incluir uma pluralidade de peças com uma dimensão máxima ou um diâmetro máximo inferior a cerca de 4 polegadas (10,16 cm). A pluralidade de peças pode ter uma dimensão máxima ou diâmetro máximo de menos de 3,5 polegadas (8,89 cm), menos de 3 polegadas (7,62 cm), menos de 2,5 polegadas (6,35 cm), menos de 2 polegadas (5,08 cm), menos de 1,5 polegadas (3,81 cm) e menos de 1 polegada (2,54 cm) e menos de 0,5 polegadas (1,27 cm). A dimensão máxima pode ser de menos de cerca de 2 polegadas (5,08 cm). Aquecimento Inicial da Mistura de Resíduos Sólidos

[0056] Em seguida, o método inclui a introdução da mistura de resíduos sólidos em um recipiente de processo na etapa 104. A mistura de resíduos sólidos pode ser introduzida no recipiente do processo usando quaisquer dispositivos e métodos conhecidos, sem limitação. A mistura de resíduos sólidos pode ser introduzida abrindo uma escotilha de resselar ou outra abertura do recipiente de processo, inserindo a mistura de resíduos sólidos e fechando e/ou resselando a escotilha de resselar. O sistema pode incluir um dispositivo de carregamento incluindo, mas não limitado a, uma tremonha para introduzir a mistura de resíduos sólidos no recipiente de processo como aqui descrito. O dispositivo de carregamento pode ser operativamente acoplado a um dispositivo de trituração ou pode incorporar um dispositivo de trituração. O dispositivo de carregamento pode incluir um misturador para combinar as peças dentro da mistura de resíduos sólidos antes da introdução no recipiente do processo.

[0057] Após a entrada no recipiente de processo, a mistura de resíduos sólidos é aquecida a uma temperatura de cerca de 100°C na etapa 106, tal como de cerca de 90°C a cerca de 110°C. A esta temperatura, água e compostos orgânicos voláteis na mistura de resíduos sólidos, tendo um ponto de ebulição em ou abaixo do ponto de ebulição da água, são vaporizados. Os compostos vaporizados incluem, mas não estão limitados a, água, solventes orgânicos e outros compostos podem ser vaporizados dentro da mistura de resíduos sólidos, separando assim a mistura de resíduos sólidos em um resíduo sólido seco e compostos vaporizados. Os compostos vaporizados podem principalmente compreender ou consistir essencialmente de água.

[0058] Sem pretender estar vinculado pela teoria, proceder diretamente ao processamento de alta temperatura sem secagem a baixa temperatura faz com que os plásticos misturados na mistura de resíduos sólidos se fundam, reduzindo assim o espaço vazio dentro da mistura de resíduos sólidos e a captura de água e VOCs dentro da mistura de resíduos sólidos. Além disso, alguns plásticos e plastificantes de baixa fusão a temperaturas mais altas podem reagir com a água residual, o que interferiria com a química nas etapas posteriores do processo. Em vez disso, a mistura de resíduos sólidos é primeiro seca a temperaturas mais baixas (por exemplo, entre cerca de 90°C e cerca de 110°C) para evaporar a água e aquecer o conteúdo não aquoso. Depois que a água evapora e é removida do recipiente de processo, a temperatura é aumentada, permitindo que os plásticos se fundam dentro da mistura de resíduos sólidos de baixa umidade.

[0059] A mistura de resíduos sólidos pode ser opcionalmente misturada à medida que é aquecida na etapa 106. Sem ser limitada a qualquer teoria particular, a mistura pode combinar os componentes individuais da mistura de resíduos sólidos em uma composição mais consistente e também pode reduzir espaços vazios ou bolsas de ar dentro da mistura de resíduos sólidos. Além disso, a mistura pode aumentar a troca de calor das paredes aquecidas do recipiente de processo e a mistura de resíduos sólidos dentro do recipiente; a compressão e cisalhamento conferidos à mistura de resíduos sólidos pelas lâminas misturadoras podem melhorar ainda mais o aquecimento. Além disso, a mistura pode facilitar a liberação de vapor e outros compostos vaporizados da mistura de resíduos sólidos aquecida.

[0060] A mistura de resíduos sólidos pode ser misturada dentro do recipiente do processo a uma velocidade de mistura selecionada para conferir tensão de cisalhamento à mistura de resíduos sólidos suficiente para mecanicamente separar peças ou pedaços de resíduos sólidos em peças ou pedaços sucessivamente menores. A velocidade de mistura pode também depender de um ou mais dos, pelo menos, vários fatores adicionais, incluindo, mas não limitado a, o tipo de misturador ou lâmina de mistura proporcionada no recipiente do processo e/ou no tempo de mistura.

[0061] O recipiente do processo pode ser concebido para proporcionar uma parede aquecida para transferir calor para a mistura de resíduos sólidos, uma vez que essa é misturada dentro do recipiente como descrito abaixo no presente documento. A parede aquecida pode ser mantida a uma temperatura essencialmente igual a uma temperatura final da mistura de resíduos sólidos. Tais temperaturas são adequadas para converter a mistura de resíduos sólidos em uma mistura de combustível sólido. A, pelo menos uma, parede aquecida pode ser mantida a uma temperatura de pelo menos cerca de 30°C ou superior à temperatura final desejada da mistura de resíduos sólidos, para acelerar o processo de aquecimento.

[0062] Os compostos vaporizados liberados pela mistura de resíduos sólidos durante o aquecimento na etapa 106, podem ser retidos dentro do espaço de cabeça do recipiente do processo, a serem removidos em uma etapa subsequente descrita abaixo no presente documento. Os compostos vaporizados liberados pela mistura de resíduos sólidos durante o aquecimento na etapa 106 podem ser continuamente removidos do recipiente do processo.

Removendo os Compostos Vaporizados

[0063] Referindo-se novamente à Figura 1, o método pode ainda incluir a remoção de quaisquer compostos vaporizados liberados pela mistura de resíduos sólidos aquecida na etapa 108. Os compostos vaporizados podem incluir vapor (isto é, vapor d’água) e/ou qualquer um ou mais dos compostos vaporizados adicionais descritos no presente documento. Os compostos vaporizados podem ser removidos por aplicação de um vácuo dentro do volume interno do recipiente do processo após o aquecimento e a mistura opcional da mistura de resíduos sólidos na etapa 106. O vácuo pode ser gerado por um sistema de vácuo ligado ao recipiente do processo a uma entrada de vácuo conforme descrito aqui abaixo. O ar de varredura pode ser introduzido no recipiente do processo para facilitar o movimento dos compostos vaporizados para fora do recipiente.

[0064] O sistema de vácuo pode remover continuamente quaisquer compostos vaporizados ao longo da duração do aquecimento e a mistura opcional conduzida na etapa 106. A pressão de vácuo mantida dentro do recipiente de processo pode impedir a combustão de quaisquer materiais dentro da mistura de resíduos sólidos, e perda de energia associada quando essa é seca e aquecida. Sem se limitar a qualquer teoria particular, a pressão de vácuo dentro do recipiente de processo também pode baixar as temperaturas de vaporização da água e de outros compostos vaporizados aqui descritos acima, diminuindo assim o tempo necessário para remover quaisquer compostos vaporizados da mistura de resíduos sólidos. Conforme descrito no presente documento, o ar de varredura pode ser introduzido no recipiente do processo para facilitar o movimento dos compostos vaporizados para fora do recipiente.

[0065] O sistema de vácuo pode compreender um condensador. O condensador pode compreender uma entrada superior, uma entrada inferior abaixo da entrada superior, uma bacia de condensado abaixo da entrada inferior e um dreno na bacia de condensado. Quando presente, o condensador é operativamente acoplado à entrada de vácuo do recipiente do processo através da entrada superior do condensador, e o condensador é operativamente acoplado à bomba de vácuo através da entrada inferior do condensador. A bomba de vácuo e o condensador rapidamente removem os compostos vaporizados durante o processamento para produzir um condensado no condensador, preparando assim a composição do combustível para a pirólise sem pirolisar o material.

[0066] A pressão mantida dentro do recipiente do processo pode ser menos do que cerca de 6,67 kPa (50 torr), 6,00 kPa (45 torr), 5,33 kPa (40 torr), 4,67 kPa (35 torr), 4,00 kPa (30 torr), 3,33 KPa (25 torr), 2,67 kPa (20 torr), 2,00 kPa (15 torr), 1,33 kPa (10 torr) ou 0,67 kPa (5 torr). A pressão mantida dentro do recipiente do processo pode ser menos do que cerca de 4,67 kPa (35 torr). A pressão mantida dentro do recipiente do processo pode ser menos do que cerca de 3,33 kPa (25 torr).

[0067] A faixa de pressões mantidas dentro do recipiente do processo pode e irá variar. A pressão é entre cerca de 5 torr (0,67 kPa) a cerca de 100 torr (13,33 kPa), tal como entre cerca de 5 torr (0,67 kPa) e 10 torr (1,33 kPa), entre cerca de 10 torr (1,33 kPa) e 15 torr (2,00 kPa), entre cerca de 15 torr (2,00 kPa) e 20 torr (2,67 kPa), entre cerca de 20 torr (2,67 kPa) e 25 torr (3,33 kPa), entre cerca de 25 torr (3,33 kPa) e 30 torr (4,00 kPa), entre cerca de 30 torr (4,00 kPa) e 35 torr (4,67 kPa), entre cerca de 35 torr (4,67 kPa) e 40 torr (5,33 kPa), entre cerca de 40 torr (5,33 kPa) e 45 torr (6,00 kPa), entre cerca de 45 torr (6,00 kPa) e 50 torr (6,67 kPa), entre cerca de 50 torr (6,67 kPa) e 55 torr (7,33 kPa), entre cerca de 55 torr (7,33 kPa) e 60 torr (8,00 kPa), entre cerca de 60 torr (8,00 kPa) e 65 torr (8,66 kPa), entre cerca de 65 torr (8,66 kPa) e 70 torr (9,33 kPa), entre cerca de 70 torr (9,33 kPa) e 75 torr (10,00 kPa), entre cerca de 75 torr (10,00 kPa) e 80 torr (10,66 kPa), entre cerca de 80 torr (10,66 kPa) e 85 torr (11,33 kPa), entre cerca de 85 torr (11,33 kPa) e 90 torr (12,00 kPa), entre cerca de 90 torr (12,00 kPa) e 95 torr (12,66 kPa), e entre cerca de 95 torr (12,66 kPa) e 100 torr (13,33 kPa).

[0068] A pressão mantida dentro do recipiente do processo pode estar entre cerca de 40 torr (5,33 kPa) e cerca de 60 torr (8,00 kPa). Os compostos vaporizados removidos do recipiente do processo na etapa 108 podem incluir vapor (vapor d’água), bem como um ou mais dos compostos vaporizados adicionais aqui descritos. Os compostos vaporizados podem ser adicionalmente tratados para produzir águas residuais recicladas, como ilustrado na Figura 3.

[0069] A Figura 3 é um fluxograma que ilustra um método 300 de adicionalmente tratar a mistura de compostos vaporizados removidos da câmara do processo. O método 300 inclui remover os compostos vaporizados liberados pela mistura de resíduos sólidos aquecida na etapa 302, e condensar os compostos vaporizados para produzir águas residuais na etapa 304. As águas residuais condensadas podem incluir um ou mais dos compostos vaporizados adicionais incluindo, mas não limitado a, cloro e vários solventes orgânicos, em uma solução aquosa. Os compostos vaporizados podem ter uma temperatura acima de cerca de 100 °C. Esta temperatura pode incidir acima da temperatura operacional máxima de vários dispositivos de tratamento de água incluídos no sistema de vácuo. A título de exemplo não limitativo, um filtro de membrana pode ter uma temperatura de operação máxima de cerca de 85°C, e um filtro de carvão ativado pode ter uma temperatura de operação máxima de cerca de 35°C.

[0070] Referindo-se novamente à Figura 3, as águas residuais condensadas podem ser resfriadas na etapa 306. As águas residuais condensadas podem ser armazenadas em um tanque de águas residuais exposto a condições de temperatura atmosférica que variam de cerca de -40°C (-40°F) a cerca de +40°C (100°F) e permitido a se resfriar. O tanque de águas residuais pode ser construído de um material com uma condutividade de calor relativamente alta incluindo, mas não limitado a, um material metálico. O tanque de armazenamento de águas residuais pode ser construído a partir de aço inoxidável. O tanque de águas residuais pode ainda incluir um dispositivo de circulação de água, tal como um agitador ou bomba para circular as águas residuais dentro do tanque para aumentar a taxa de resfriamento. A água residual condensada pode ser resfriada na etapa 306 a uma temperatura de menos do que cerca de 85°C antes de submeter as águas residuais condensadas para dispositivos de tratamento de água adicionais como descrito abaixo no presente documento. As águas residuais podem ser resfriadas na etapa 306 a uma temperatura de menos do que cerca de 80°C, menos do que cerca de 75°C, menos do que cerca de 70°C, menos do que cerca de 65°C, menos do que cerca de 60°C, menos do que cerca de 55°C, menos do que cerca de 50°C, menos do que cerca de 45°C, menos do que cerca de 40°C, menos do que cerca de 35°C, menos do que cerca de 30°C e menos do que cerca de 25°C.

[0071] Referindo-se novamente à Figura 3, o método de tratamento das águas residuais condensadas pode incluir ainda a filtração das águas residuais condensadas através de um filtro de membrana na etapa 308. Sem ser limitado a qualquer teoria particular, o filtro de membrana pode remover compostos dissolvidos incluindo, mas não limitado a, um ou mais dos solventes orgânicos descritos aqui acima. Qualquer filtro de membrana conhecido pode ser usado na etapa 308 incluindo, mas não limitado a, um filtro de membrana de poliéter sulfona assimétrico, um filtro de membrana de Nylon™ (poliamida) e um filtro de membrana de Teflon™ (politetrafluoretileno, PTFE). A água residual pode ser resfriada a uma temperatura de menos do que cerca de 85°C antes de ser submetida a filtração por membrana na etapa 308. As águas residuais podem ser resfriadas antes da etapa 308 a uma temperatura de menos do que cerca de 80°C, menos do que cerca de 75°C, menos do que cerca de 70°C, menos do que cerca de 65°C, menos do que cerca de 60°C, menos do que cerca de 55°C, menos do que cerca de 50°C, menos do que cerca de 45°C, menos do que cerca de 40°C, menos do que cerca de 35°C, menos do que cerca de 30°C e menos do que cerca de 25°C.

[0072] Referindo-se novamente à Figura 3, o método de tratamento das águas residuais condensadas pode ainda incluir a sujeição das águas residuais a um tratamento com ozônio na etapa 310. Sem se limitar a qualquer teoria particular, o tratamento com ozônio pode destruir e bactérias dentro das águas residuais, tornando a água residual estéril. Uma vez que a solubilidade do ozônio na água é aumentada a temperaturas da água mais frias, a água pode ser adicionalmente resfriada antes da etapa 310. A água pode ser filtrada através do filtro de membrana na etapa 308 antes do tratamento com ozônio na etapa 310, proporcionando deste modo, tempo adicional para as águas residuais resfriarem. A água residual submetida ao tratamento com ozônio na etapa 310 pode ser resfriada a uma temperatura de menos do que cerca de 40°C. As águas residuais podem ser resfriadas antes da etapa 308 a uma temperatura de menos do que cerca de 35°C, menos do que cerca de 30°C, menos do que cerca de 25°C e menos do que cerca de 20°C.

[0073] Referindo-se novamente à Figura 3, as águas residuais podem ser filtradas usando um filtro de carvão ativado na etapa 312. Sem se limitar a qualquer teoria particular, o filtro de carvão ativado pode remover gás cloro, sedimentos, compostos orgânicos voláteis (VOCs), compostos orgânicos clorados, sabor e odor das águas residuais. Além disso, o processo de adsorção pelo qual o carvão ativado remove os contaminantes das águas residuais, pode ser melhorado a temperaturas de água relativamente baixas. A água pode ser filtrada através do filtro de membrana na etapa 308 e submetida ao tratamento com ozônio na etapa 310 antes da filtração de carvão ativado na etapa 312, proporcionando deste modo, tempo adicional para a água residual resfriar. As águas residuais podem ser resfriadas a uma temperatura de menos do que cerca de 40°C antes da filtração através do filtro de carvão ativado na etapa 312. A água residual pode ser resfriada antes da etapa 312 a uma temperatura de menos do que cerca de 35°C, menos do que cerca de 30°C, menos do que cerca de 25°C, e menos do que cerca de 20°C.

[0074] As águas residuais tratadas nas etapas 308, 310 e 312 podem ser descartadas como esgoto ou podem ser armazenadas para uso subsequente na etapa 314. Exemplos não limitativos de utilizações subsequentes adequadas para as águas residuais tratadas incluem controle de poeira e irrigação de culturas não alimentares como as culturas energéticas. Aquecer e Misturar a Mistura de Resíduos Sólidos Secos

[0075] A mistura de resíduos sólidos secos que permanece no recipiente do processo após a remoção dos compostos vaporizados na etapa 108, pode ainda ser aquecida e misturada até uma temperatura final a pelo menos cerca de 160°C na etapa 109. A temperatura final deve ser suficientemente alta para fundir material plástico dentro da mistura de resíduos sólidos secos. Sem se limitar a qualquer teoria particular, a mistura do plástico fundido com os outros materiais da mistura de resíduos sólidos, pode se unir e reduzir a porosidade da composição de combustível sólido resultante. Os plásticos fundidos aumentam a densidade, aumentam o teor energético, aumentam a resistência ao resíduo, e melhoram o processamento a jusante da composição resultante do combustível sólido.

[0076] A temperatura final da mistura sólida seca pode depender de qualquer um ou mais dos, pelo menos vários, fatores incluindo, mas não limitado a, a composição da mistura de resíduos sólidos. Se a mistura de resíduos sólidos inclui quaisquer plásticos contendo cloro, a temperatura final pode ser elevada a uma temperatura suficiente para liberar o cloro da mistura de resíduos sólidos, como descrito no presente documento. A maior temperatura de fusão de uma mistura de plástico incluída na mistura de resíduos sólidos pode determinar a temperatura final, para garantir que todos os plásticos na mistura de resíduos sólidos sejam fundidos.

[0077] A Figura 2 é um gráfico que ilustra esquematicamente o perfil da temperatura de uma mistura de resíduos sólidos dentro do recipiente do processo após a introdução no recipiente em um tempo inicial t = 0. Em uma primeira faixa de temperatura 202, a mistura de resíduos sólidos é aquecida a partir de uma temperatura inicial correspondente a temperatura ambiente a uma temperatura de cerca de 100°C. À medida que a temperatura dos resíduos sólidos aumenta até, e além de, cerca de 100°C, a umidade e outros compostos voláteis dentro da mistura de resíduos sólidos, podem ser vaporizados e liberados como uma mistura de compostos vaporizados, separando assim a mistura de resíduos sólidos em compostos vaporizados e uma mistura de resíduos sólidos secos. Por exemplo e a título de observação, a temperatura acima de cerca de 190°C, os compostos orgânicos clorados e o gás cloro são liberados da mistura de resíduos sólidos.

[0078] Ao misturar a mistura de resíduos sólidos, aumenta a liberação do vapor reabastecendo a superfície externa a partir da qual o vapor pode ser liberado, bem como a compressão da mistura de resíduos sólidos para espremer quaisquer espaços vazios ou bolhas de vapor formadas dentro da mistura de resíduos sólidos. Além da liberação de vapor e outros compostos vaporizados, a mistura de resíduos sólidos também pode ser esterilizada dentro da segunda faixa de temperatura 204.

[0079] Referindo-se novamente à Figura 2, à medida que a temperatura aumenta além de cerca de 200°C, vários compostos orgânicos dentro da mistura de resíduos sólidos podem ser separados. Dentro da terceira faixa de temperatura de cerca de 200°C a cerca de 240°C, vários compostos voláteis podem ser liberados de quaisquer plásticos incluídos na mistura de resíduos sólidos e liberados como compostos vaporizados adicionais, além de qualquer vapor que possa continuar a ser liberado. O cloro pode ser liberado a partir dos plásticos contendo cloro, incluindo, mas não limitado a, plásticos de cloreto de polivinila (PVC). Vários solventes orgânicos podem ser liberados da mistura de resíduos sólidos aquecida.

[0080] Exemplos não limitativos de outros compostos vaporizados adicionais que podem ser liberados durante o aquecimento da mistura de resíduos sólidos incluem, acetona, benzeno, dissulfeto de carbono, clorometano, acetato de etila, 2-hexanona, metil etil cetona, estireno, álcool butílico, THF, tolueno, álcool benzílico, bis(2- cloroetoxi)metano, ftalato de dietila, ftalato de dimetila, difenidrazina, ftalato de bis(2-etilhexila), isoforona, metifenol, nitrobenzeno, nitrofenol, nitroso di-n- propilamina, o-toluidina, ácido hexanodioico, éster de bis(2-etilhexila), tetracosahexano e furanmetanol.

[0081] À medida que a temperatura aumenta acima de cerca de 240°C na quarta faixa de temperatura 208, o material plástico dentro da mistura de resíduos sólidos deve ser fundido e misturado com os outros constituintes da mistura de resíduos sólidos. A temperatura máxima da mistura de resíduos sólidos pode variar entre cerca de 160°C e cerca de 300°C. A temperatura máxima pode ser de cerca de 160 °C, cerca de 170°C, cerca de 180°C, cerca de 190°C, cerca de 200°C, cerca de 210°C, cerca de 220°C, cerca de 230°C, cerca de 240°C, cerca de 245°C, cerca de 250°C, cerca de 255°C, cerca de 260°C, cerca de 265°C, cerca de 270°C, cerca de 275°C, cerca de 280°C, cerca de 285°C, cerca de 290°C, cerca de 295°C, e cerca de 300°C. A temperatura máxima pode ser de cerca de 190°C. A temperatura máxima pode ser de cerca de 260°C, como ilustrado na Figura 2. A temperatura máxima e as condições de processamento devem ser controladas de tal forma que a mistura de resíduos sólidos não pirolise.

[0082] As, uma ou mais, paredes aquecidas podem ser mantidas a uma temperatura correspondente à temperatura máxima da mistura de resíduos sólidos. As uma ou mais paredes aquecidas podem ser mantidas a uma temperatura mais elevada que a temperatura máxima da mistura de resíduos sólidos. Ao manter as uma ou mais paredes aquecidas a uma temperatura mais elevada, a mistura de resíduos sólidos pode ser aquecida até a temperatura máxima em um tempo mais curto.

[0083] As uma ou mais paredes aquecidas podem ser mantidas a uma temperatura que pode ser cerca de 30°C mais alta que a temperatura máxima da mistura de resíduos sólidos. As uma ou mais paredes aquecidas podem ser mantidas a uma temperatura que pode ser cerca de 30°C mais alta, cerca de 40°C mais alta, cerca de 50°C mais alta, cerca de 60°C mais alta, cerca de 70°C mais alta, cerca de 80°C mais alta, cerca de 90°C mais alta, cerca de 100°C mais alta, cerca de 120°C mais alta, cerca de 140°C mais alta, cerca de 160°C mais alta, cerca de 180°C mais alta e cerca de 200°C mais alta que a temperatura máxima da mistura de resíduos sólidos antes da extrusão. A temperatura máxima e as condições de processamento devem ser controladas de tal forma que a mistura de resíduos sólidos não pirolise.

[0084] A mistura de resíduos sólidos pode ser aquecida dentro do recipiente do processo durante um período que varia de cerca de 15 minutos a cerca de 120 minutos para permitir tempo suficiente para que a mistura de resíduos sólidos homogeneíze e para que os plásticos misturados se fundam. A duração do aquecimento pode depender de qualquer um ou mais de pelo menos vários fatores incluindo, mas não limitado a, a mistura de resíduos sólidos introduzida no recipiente do processo, a temperatura de uma ou mais paredes aquecidas, os calores específicos dos vários constituintes da mistura de resíduos sólidos e a velocidade de mistura. A mistura de resíduos sólidos pode ser aquecida durante um período que varia de cerca de 15 minutos a cerca de 25 minutos, de cerca de 20 minutos a cerca de 30 minutos, de cerca de 25 minutos a cerca de 35 minutos, de cerca de 30 minutos a cerca de 40 minutos, de cerca de 35 minutos a cerca de 45 minutos, de cerca de 40 minutos a cerca de 50 minutos, de cerca de 45 minutos a cerca de 55 minutos, de cerca de 50 minutos a cerca de 60 minutos, de cerca de 55 minutos a cerca de 65 minutos, de cerca de 60 minutos a cerca de 90 minutos, de cerca de 75 minutos a cerca de 105 minutos, e de cerca de 90 minutos a cerca de 120 minutos. A mistura de resíduos sólidos pode ser aquecida dentro do recipiente do processo durante um período de cerca de 30 minutos. A mistura de resíduos sólidos pode ser aquecida dentro do recipiente do processo por uma duração de cerca de 60 minutos.

[0085] A duração da mistura e aquecimento realizados na mistura de resíduos sólidos na etapa 109, pode ser determinada por qualquer um ou mais de pelo menos vários métodos. O recipiente do processo pode incluir um vidro de observação através do qual um operador do sistema pode monitorar visualmente a mistura de resíduos sólidos à medida que a mesma é aquecida e misturada dentro do recipiente do processo. O operador do sistema pode manualmente desativar o misturador quando o operador observa que a mistura de resíduos sólidos foi convertida para a composição de combustível sólido. A título de exemplo não limitativo, o operador pode manualmente desativar o misturador quando os plásticos dentro da mistura de resíduos sólidos são observados como estando fundidos e misturados com os outros constituintes da mistura de resíduos sólidos.

[0086] O método pode incluir o monitoramento da temperatura da mistura de resíduos sólidos à medida que a mesma é aquecida e misturada na etapa 109. A temperatura pode ser monitorada utilizando um sensor de temperatura incluído no recipiente do processo como descrito no presente documento. A temperatura monitorada da mistura de resíduos sólidos pode ser exibida para um operador do sistema e utilizada para determinar a duração do aquecimento e mistura na etapa 109. A título de exemplo não limitativo, o operador do sistema pode desativar o misturador quando a temperatura exibida da mistura de resíduos sólidos dentro do recipiente do processo, exceder uma temperatura máxima descrita aqui acima. A temperatura medida da mistura de resíduos sólidos pode ser comunicada a um sistema de controle automatizado. O sistema de controle automatizado pode desativar o misturador quando a temperatura medida da mistura de resíduos sólidos exceder a temperatura máxima descrita aqui anteriormente.

[0087] O recipiente do processo pode incluir um único volume interno dentro do qual o aquecimento e mistura das etapas 106 e 109 são conduzidos. O recipiente do processo pode incluir uma parede interna que divide o volume interno em uma câmara de secagem e uma câmara de mistura. O aquecimento da mistura de resíduos sólidos na etapa 106 pode ocorrer dentro da câmara de secagem, seguido pela remoção dos compostos vaporizados na etapa 108 dentro da mesma câmara de secagem. Além disso, a mistura sólida seca que permanece na câmara de secagem após a etapa 108, pode ser transferida para a câmara de mistura através de uma abertura de transferência contida na parede interna. Opcionalmente, a câmara de mistura também pode incluir um acessório de fixação de vácuo para permitir a aplicação de vácuo do conjunto de vácuo para aplicar periodicamente um vácuo na câmara de mistura ou para manter um vácuo dentro da câmara de mistura para remover quaisquer compostos vaporizados adicionais liberados durante o aquecimento da mistura de resíduos sólidos secos. Extrusão da Mistura de Resíduos Sólidos Aquecida

[0088] Referindo-se novamente à Figura 1, depois de aquecer e misturar a mistura de resíduos sólidos secos na etapa 109 e, opcionalmente, remover qualquer vapor residual e outros compostos vaporizados liberados durante o aquecimento até a temperatura final, a mistura de resíduos sólidos secos pode ter sido formada em uma mistura de resíduos sólidos aquecida constituída por um material viscoso relativamente uniforme em que os plásticos fundidos são distribuídos por todo o material. A mistura de resíduos sólidos aquecida pode ser extrudada do recipiente do processo na etapa 110.

[0089] Os resíduos sólidos aquecidos podem ser extrudados do recipiente do processo utilizando qualquer método de extrusão conhecido na técnica sem limitação. O recipiente do processo pode ser provido com uma saída de extrusora como aqui descrito abaixo. A saída da extrusora pode incluir um perfil em seção transversal com uma variedade de formas e dimensões. O perfil em seção transversal da saída da extrusora pode ser selecionado para produzir uma composição de combustível sólido com uma forma que facilite o manuseio, transporte, armazenamento e/ou subsequente utilização. Exemplos não limitativos de formas de perfil de seção transversal adequadas incluem forma circular, triangular, quadrada ou qualquer outra forma poligonal fechada.

[0090] A dimensão máxima do perfil em seção transversal da saída da extrusora pode variar de cerca de 1 polegada (2,54 cm) a cerca de 12 polegadas (30,48 cm) ou maior. A dimensão máxima pode variar de cerca de 1 polegada (2,54 cm) a cerca de 3 polegadas (7,62 cm), de cerca de 2 polegadas (5,08 cm) a cerca de 4 polegadas (10,16 cm), de cerca de 3 polegadas (7,62 cm) a cerca de 5 polegadas (12,7 cm), de cerca de 4 polegadas (10,16 cm) a cerca de 6 polegadas (15,24 cm), de cerca de 5 polegadas (12,7 cm) a cerca de 7 polegadas (17,78 cm), de cerca de 6 polegadas (15,24 cm) a cerca de 8 polegadas (20,32 cm), de cerca de 7 polegadas (17,78 cm) a cerca de 9 polegadas (22,86 cm), de cerca de 8 polegadas (20,32 cm) a cerca de 10 polegadas (25,4 cm), de cerca de 9 polegadas (22,86 cm) a cerca de 11 polegadas (27,94 cm), e de cerca de 10 polegadas (25,4 cm) a cerca de 12 polegadas (30,48 cm). O perfil em seção transversal da saída da extrusora pode ser uma forma quadrada com uma dimensão máxima de 2 polegadas (5,08 cm).

[0091] O recipiente do processo pode ser proporcionado com qualquer dispositivo conhecido para comprimir a mistura de resíduos sólidos aquecida através da saída da extrusora sem limitação. O recipiente do processo pode ser proporcionado com um misturador que inclui um transportador de parafuso que pode ser operado em uma direção durante a fase de mistura, e pode ser operado em uma direção inversa para extrudar a mistura de resíduos sólidos aquecida. O recipiente do processo pode incluir um transportador de parafuso dentro de um canal parcialmente fechado dentro de uma porção inferior da parede do recipiente. O transportador de parafuso pode ser ativado para iniciar a extrusão da mistura de resíduos sólidos aquecida na etapa 110.

[0092] A mistura de resíduos sólidos aquecida pode resfriar à medida que é extrudada para as temperaturas mais frias fora do recipiente do processo. A saída da extrusora pode ser aquecida para manter a temperatura da mistura de resíduos sólidos aquecida a uma temperatura de extrusão. Sem se limitar a qualquer teoria particular, a temperatura de extrusão pode ser selecionada para manter uma viscosidade na mistura de resíduos sólidos aquecida compatível com a extrusão utilizando os elementos de extrusão fornecidos no recipiente do processo. A saída da extrusora pode ser aquecida usando qualquer método de aquecimento conhecido incluindo, mas não limitado a, um aquecedor elétrico resistivo, uma jaqueta de aquecimento, um aquecedor indutivo, e quaisquer outros métodos de aquecimento adequados conhecidos.

[0093] A mistura de resíduos sólidos aquecida pode emergir da saída da extrusora a uma temperatura abaixo da temperatura máxima da mistura de resíduos sólidos aquecida dentro do recipiente do processo. A temperatura da mistura de resíduos sólidos extrudados pode variar de cerca de 100°C a cerca de 260°C. A temperatura da mistura de resíduos sólidos extrudados pode variar de cerca de 100°C a cerca de 140°C, de cerca de 120°C a cerca de 160°C, de cerca de 140°C a cerca de 180°C, de cerca de 160°C a cerca de 200°C, de cerca de 180°C a cerca de 220°C, de cerca de 200°C a cerca de 240°C, e de cerca de 220°C a cerca de 260°C.

[0094] A temperatura da mistura de resíduos sólidos extrudados pode ser de cerca de 200°C. A mistura de resíduos sólidos extrudados pode estar abaixo de cerca de 200°C. Embora tenham sido utilizadas temperaturas mais elevadas, a pirólise da mistura de resíduos sólidos extrudados foi observada por ocorrer em temperaturas de extrusão acima de 200°C.

[0095] A mistura de resíduos sólidos extrudados pode opcionalmente ser cortada em pedaços à medida que a mesma é extrudada. Quaisquer dispositivos conhecidos para cortar materiais extrudados podem ser utilizados para cortar a mistura de resíduos sólidos extrudados, incluindo, mas não limitado a, cortadores a laser, serras, cortadores de jato d’água, e qualquer outro dispositivo de corte adequado. A mistura de resíduos extrudados pode ser resfriada ligeiramente para endurecer o material antes do corte. A mistura de resíduos sólidos extrudados pode ser cortada em pedaços com menos de cerca de dois pés (60,96 cm) de comprimento.

[0096] A mistura de resíduos sólidos extrudados pode ser resfriada a condições de temperatura ambiente fora do recipiente do processo. A taxa de resfriamento da mistura de resíduos sólidos extrudados pode ser acelerada utilizando um ou mais dispositivos ou métodos de resfriamento. A mistura de resíduos sólidos extrudados pode ser resfriada utilizando um ou mais dispositivos para aumentar a transferência de calor para longe da mistura de resíduos extrudados, incluindo, mas não limitado a, ventiladores de ar, ventiladores de névoa, tanques de água de refrigeração, superfícies refrigeradas, câmaras refrigeradas e qualquer outro dispositivo de resfriamento de material. Um transportador, tal como um transportador refrigerado a água, pode ser usado para permitir que os resíduos sólidos extrudados esfriem para formar uma composição de combustível sólido.

[0097] A mistura de resíduos sólidos extrudados pode ser rapidamente resfriada; isto é, resfriada mais rapidamente do que deixar a mistura sob condições ambientes. Fazer isso pode promover a solidificação e estabilidade de armazenamento. O tempo que leva para resfriar o resíduo sólido extrudado pode e irá variar. O tempo para que a mistura de resíduos sólidos extrudados resfrie, pode ser de cerca de 15 minutos, cerca de 14 minutos, cerca de 13 minutos, cerca de 12 minutos, cerca de 11 minutos, cerca de 10 minutos, cerca de 9 minutos, cerca de 8 minutos, cerca de 7 minutos, cerca de 6 minutos, cerca de 5 minutos, cerca de 4 minutos, cerca de 3 minutos, cerca de 2 minutos, cerca de 1 minuto, cerca de 30 segundos ou cerca de 15 segundos. A mistura de resíduos sólidos extrudados pode resfriar em menos de 10 minutos. A mistura de resíduos sólidos extrudados pode resfriar em menos de 5 minutos. A mistura de resíduos sólidos extrudados pode resfriar em menos de 1 minuto.

[0098] A mistura de resíduos sólidos pode ser formada em pedaços usando um método diferente da extrusão. Qualquer método conhecido de formação de um material viscoso na forma desejada pode ser usado para formar as peças incluindo, mas não limitado a, moldagem por compressão. A título de exemplo não limitativo, a mistura de resíduos sólidos aquecida pode ser removida do recipiente do processo e dividida em uma pluralidade de moldes e comprimida em uma forma desejada. A forma desejada pode ser semelhante à forma das peças formadas usando um método de extrusão como aqui descrito acima. A forma desejada pode ser uma haste com uma seção transversal máxima de cerca de duas polegadas (5,08 cm) e um comprimento de haste de cerca de 2 pés (60,96 cm). O perfil em seção transversal da forma desejada pode ser um círculo, um quadrado ou qualquer outro perfil de seção transversal adequado.

[0099] A mistura de resíduos sólidos extrudados pode ser resfriada para formar a composição de combustível sólido. A composição de combustível sólido resultante é estéril, hidrofóbica, quimicamente estável e/ou não biodegradável. "Estéril" refere-se à composição de combustível sólido que é substancialmente isenta de microrganismos vivos, tais como bactérias, fungos e vírus, após ser produzida. "Estável" ou "quimicamente estável" refere-se à composição de combustível sólido que substancialmente não altera suas propriedades ou estrutura química ou física mediante contato prolongado com água, oxigênio ou condições ambientes, especialmente sob condições normais de armazenamento. A composição de combustível sólido é "estável" até que seja queimada, pirolisada, ou empregada como matéria-prima em um processo semelhante. "Não biodegradável" refere-se à composição de combustível sólido que não degrada ou deposita sob ação biológica comum, tal como decomposição ou compostagem. Como resultado, a composição de combustível sólido pode ser armazenada por períodos prolongados em uma ampla faixa de condições de armazenamento, usada como matéria-prima para uma instalação de energia de resíduos colocada, transportada para uma instalação de energia de resíduos remota e/ou usada para fornecer energia para o recipiente do processo e dispositivos associados.

[00100] As peças de composição de combustível sólido podem opcionalmente ser moídas em pedaços menores adequados para utilização como uma matéria-prima para um reator de pirólise. O tamanho da partícula das peças menores pode variar dependendo do reator de pirólise particular para o qual a composição de combustível sólido pode ser usada como uma matéria-prima. O tamanho de partícula das peças menores pode variar em tamanho de partícula de cerca de 0,1 mm a cerca de 10 mm. As peças menores podem ter um tamanho de partícula máximo de cerca de 3 mm. Os pedaços moídos da composição de combustível sólido podem ser formados em um material de construção por extrusão da composição de combustível sólido em um perfil de madeira usando equipamentos e métodos conhecidos.

II. Sistema para Formar Composição de Combustível Sólido

[00101] É proporcionado um sistema para produzir uma composição de combustível sólido a partir de uma mistura de resíduos sólidos. A Figura 7 é um esquema generalizado de um sistema para processamento de resíduos sólidos misturados, como divulgado no presente documento. O sistema 700 compreende um recipiente do processo 710, um aquecedor 720, um condensador 730, uma bomba de vácuo 740, um painel de controle 750, um transportador 760 e um ou mais dispositivos de tratamento de água opcionais 770. O recipiente do processo 710 compreende um misturador 712 dentro do volume interno do recipiente do processo 710 e ligado de forma operacional ao recipiente do processo 710. O recipiente do processo 710 também possui um elemento de extrusão 716 que passa através de uma primeira abertura no recipiente do processo 710, e uma entrada de vácuo 714 que passa através de uma segunda abertura no recipiente do processo 710. O aquecedor 720 é operacionalmente ligado ao recipiente do processo 710 para aquecer o volume interno do recipiente do processo 710, por exemplo, ao aquecer uma ou mais paredes do recipiente do processo 710.

[00102] O condensador 730 compreende uma entrada superior 734 e uma entrada inferior 736. O condensador é acoplado operativamente à entrada de vácuo 714 do recipiente do processo 710 através da entrada superior 734 do condensador 730. A bomba de vácuo 740 é operacionalmente acoplada ao condensador 730 através da entrada inferior 736 do condensador 730. O painel de controle 750 é operacionalmente conectado ao misturador 712, ao aquecedor 720, à bomba de vácuo 740 e a um ou mais sensores opcionais dentro do sistema 700. O transportador 760, atuando como uma unidade de resfriamento, é operacionalmente conectado à entrada de extrusão 716 do recipiente do processo 710 para receber material extrudado. Mais detalhes podem ser verificados nas subpartes aqui descritas. Os filtros 770 opcionais podem ser operativamente ligados ao condensador 730 para tratar o condensado formado no condensador 730 durante o funcionamento do sistema 700.

[00103] A Figura 4 é um diagrama de blocos que ilustra os elementos do sistema 400. O sistema 400 pode incluir um recipiente do processo 401 ligado operativamente a um aquecedor 405 e a um sistema de vácuo 403. O recipiente do processo pode incluir um misturador 408 para misturar a mistura de resíduos sólidos à medida que ela é aquecida pelo aquecedor 405. Além disso, o sistema de vácuo 403 mantém uma atmosfera relativamente isenta de oxigênio dentro do recipiente do processo 401 e adicionalmente remove o vapor d’água e outros compostos vaporizados, à medida que eles são liberados da mistura de resíduos sólidos aquecida dentro do recipiente do processo 401. O sistema fornece os dispositivos e elementos adequados para a realização do processo de formação de uma composição de combustível sólido, como aqui descritos.

Recipiente do Processo

[00104] Referindo-se à Figura 4, o sistema 400 pode incluir um recipiente do processo 401. O recipiente do processo 401 compreende uma ou mais paredes aquecidas mantidas a uma temperatura de parede, um misturador 408 no volume interno do recipiente do processo e ligado operativamente ao recipiente do processo 401, um elemento de extrusão que passa através de uma primeira abertura no recipiente do processo 401, e uma entrada de vácuo que passa através de uma segunda abertura no recipiente do processo. O recipiente do processo 401 envolve um volume interno 406 contendo um misturador 408. A mistura de resíduos sólidos pode ser introduzida no volume interno 406 e agitada usando o misturador 408 e aquecida usando o aquecedor 405 operativamente acoplado ao recipiente 401. A pressão dentro do volume interno 406 pode ser mantida a uma pressão de vácuo abaixo de cerca de 50 torr (6,67 kPa) utilizando o sistema de vácuo acoplado operativamente ao recipiente 401 através da entrada de vácuo.

[00105] O recipiente do processo 401 pode ser construído de qualquer material conhecido com resistência adequada, não reatividade e/ou resistência ao calor até ao menos uma temperatura máxima de cerca de 300°C. O material do recipiente 401 pode ter uma alta condutividade térmica para facilitar o aquecimento do volume interno pelo aquecedor 405. O material do recipiente do processo 401 pode ser compatível com métodos de aquecimento particulares, incluindo, mas não limitado a, aquecimento por condução e aquecimento indutivo. O recipiente do processo 401 pode ser construído de um metal incluindo, mas não limitado a, aço inoxidável.

[00106] O recipiente do processo 401 pode variar no tamanho total dependendo de um ou mais de pelo menos vários fatores, incluindo, mas não limitado a, a mistura de resíduos sólidos a ser misturado dentro do recipiente 401, o tipo de misturador 408 incluído dentro do recipiente 401, e/ou a implantação desejada do recipiente 401 na instalação de energia de resíduo ou outro local no qual o sistema 400 está para ser operado.

[00107] O recipiente do processo 401 pode ser proporcionado como um recipiente essencialmente retangular. O comprimento do recipiente do processo 401 pode variar de cerca de 5 pés (152,4 cm) a cerca de 20 pés (609,6 cm). A altura e largura do recipiente do processo 401 podem cada um variar entre cerca de 5 pés (152,4 cm) a cerca de 10 pés (304,8 cm). O recipiente do processo 401 pode ter um comprimento de cerca de 10 pés (304,8 cm), uma largura de cerca de 7 pés (213,36 cm) e uma altura de cerca de 7 pés (213,36 cm).

[00108] Referindo-se novamente à Figura 4, o recipiente do processo 401 pode ainda incluir uma ou mais aberturas, entradas e/ou escotilhas para proporcionar acesso ao/do volume interno 406 do recipiente 401 e/ou para proporcionar acoplamento operacional de um ou mais dispositivos associados ao sistema, incluindo, mas não limitado a, o sistema de vácuo. Exemplos não limitativos de uma ou mais aberturas incluem uma entrada de extrusão 420, uma saída de extrusão 434, e uma entrada 444. As uma ou mais aberturas do recipiente são descritas em detalhes adicionais aqui abaixo.

Abertura de Resselagem/Tremonha Opcional

[00109] A mistura de resíduos sólidos pode ser introduzida no volume interno 406 do recipiente do processo 401 para iniciar o método de formação da composição de combustível sólido como aqui descrito acima. A mistura de resíduos sólidos pode ser introduzida no volume interno 406 através de uma abertura de resselagem incluindo uma escotilha, uma porta, uma entrada ou qualquer outra abertura de resselagem adequada formada em uma parede do recipiente. A abertura de resselagem pode ser aberta para inserir a mistura de resíduos sólidos no recipiente 401 e, subsequentemente, antes de iniciar o aquecimento e a mistura dentro do recipiente do processo 401. A abertura de resselagem pode ser provida com vedações, juntas e/ou quaisquer outras características para formar uma vedação hermética quando a abertura de resselagem é fechada.

[00110] Referindo-se novamente à Figura 4, o sistema 400 pode opcionalmente incluir uma tremonha 402 operativamente acoplada ao recipiente do processo 401 para coletar e introduzir a mistura de resíduos sólidos 404 no volume interno 406 do recipiente 401. A tremonha 402 pode ser acoplada ao volume interno 406 através de uma entrada de resíduos sólidos 444 fornecida em uma parede do recipiente. A entrada de resíduos sólidos 444 pode ser uma porta de resselagem configurada para abrir e esvaziar a mistura de resíduos sólidos 404 da tremonha 402 para dentro do volume interno 406. A porta de resselagem pode fechar e formar uma vedação uma vez que a mistura de resíduos sólidos é transferida da tremonha 402 para o volume interno 406. Estas configurações são adequadas para processamento em batelada, processamento contínuo ou processamento semicontínuo.

[00111] Qualquer projeto de tremonha conhecido na técnica pode ser selecionado como a tremonha 402 incluída no sistema 400. A tremonha 402 pode ainda incluir um triturador (não mostrado) para triturar a mistura de resíduos sólidos em pedaços adequados para misturar e aquecer dentro do recipiente do processo 401 como aqui descrito. Em particular, os resíduos sólidos podem ser aquecidos e misturados dentro do recipiente do processo 401 sob pressão reduzida. Um triturador pode ser acoplado operativamente ao recipiente 401 através da entrada de resíduos sólidos 444. A abertura de saída do triturador pode alimentar a mistura de resíduos sólidos para o volume interno 406. Qualquer projeto de triturador conhecido pode ser adequado para inclusão no sistema 400, incluindo, mas não limitado a, um triturador rotativo de eixo único, um triturador rotativo de dois eixos, um granulador e um triturador de moinho de martelo.

Misturador

[00112] Referindo-se novamente à Figura 4, o recipiente do processo 401 pode ainda incluir um misturador 408 para misturar a mistura de resíduos sólidos dentro do volume interno 406. Qualquer projeto de misturador conhecido pode ser incluído no recipiente do processo sem limitação. O misturador 408 pode ser selecionado com base em qualquer um ou mais de pelo menos vários fatores incluindo, mas não limitado a, capacidade para agitar a mistura de resíduos sólidos relativamente densa e viscosa; capacidade de transmitir forças de cisalhamento à mistura de resíduos sólidos; e requisitos de energia para conduzir o misturador. O misturador 408 pode incluir pelo menos uma lâmina de mistura 446.

[00113] As uma ou mais lâminas misturadoras 446 podem estar orientadas dentro do volume interno 406, tal que o eixo de rotação de uma ou mais lâminas misturadoras 446 esteja alinhado ao longo do comprimento do recipiente 401. Qualquer projeto de lâminas misturadoras pode ser selecionado para inclusão no sistema incluindo, mas não limitado a, um transportador de parafuso e uma lâmina naben.

[00114] O recipiente do processo 401A pode incluir lâminas misturadoras duplas 502/504. As lâminas misturadoras duplas 502/504 podem contra-girar para melhorar a mistura da mistura de resíduos sólidos dentro do volume interno 406. A título de exemplo não limitativo, a primeira lâmina de mistura 502 pode girar em um sentido horário e a segunda lâmina de mistura 504 pode girar em um sentido anti-horário. No exemplo, as lâminas misturadoras de contra-rotação 502/504 podem transportar a mistura de resíduos sólidos da porção inferior do volume interno 406 para a porção superior e, adicionalmente, forçariam a mistura de resíduos sólidos da parte superior do volume interno para baixo entre as lâminas misturadoras 502/504. As lâminas misturadoras duplas 502/504 podem ser espaçadas lateralmente em estreita proximidade para permitir a moagem da mistura de resíduos sólidos entre as lâminas misturadoras 502/504. O espaçamento lateral das lâminas misturadoras 502/504 pode proporcionar um ligeiro espaço através do qual partículas duras tais como pedaços metálicos ou cerâmicos podem passar sem bloqueio entre as lâminas misturadoras 502/504.

Recipiente do Processo de Câmara Dupla

[00115] O volume interno 406 do recipiente do processo 401 pode ser subdividido em câmaras de secagem e mistura separadas. A Figura 6 é uma vista em seção transversal de um recipiente do processo 401B que inclui uma parede interna 702 que subdivide o volume interno em uma câmara de secagem 704 e uma câmara de mistura 706. Ambas as câmaras 704/706 podem ser circundadas por uma jaqueta de aquecimento para aquecer os conteúdos tanto da câmara de secagem 704 como da câmara de mistura 706. A parede interna 702 pode ainda conter uma porta de resselagem 708 que pode abrir para transferir os conteúdos da câmara de secagem 704 para a câmara de mistura 706.

[00116] O recipiente do processo de câmara dupla 401B pode ainda incluir um misturador 408 situado dentro da câmara de mistura 706. Um segundo misturador 408A (não mostrado) pode estar situado dentro da câmara de secagem 704. O recipiente do processo de câmara dupla 401B pode ainda incluir uma saída da extrusora 434 para proporcionar um conduíte através da qual a mistura de resíduos sólidos aquecida pode ser extrudada da câmara de mistura 706 e para fora do recipiente 401B.

Sistema de vácuo

[00117] Referindo-se novamente à Figura 4, o recipiente do processo 401 pode ser acoplado operativamente ao sistema de vácuo 403. O recipiente do processo 401 pode incluir uma entrada de extrusão 420 para proporcionar um acoplamento operacional ao sistema de vácuo 403. A entrada de extrusão 420 pode formar um canal 438 que se abre para o volume interno 406 em uma extremidade interna 440 e para o exterior do recipiente 401 na extremidade externa 442. O sistema de vácuo 403 pode estar ligado à extremidade externa 442 da entrada de extrusão 420. O sistema de vácuo 403 pode estar ligado ao orifício de extrusão 420 através de uma mangueira de vácuo 422.

[00118] A mangueira de vácuo 422 pode ser reforçada para evitar o colapso durante a utilização. A mangueira de vácuo 422 também pode ser resistente ao calor para garantir uma operação segura a temperaturas até a temperatura máxima à qual a mistura de resíduos sólidos pode ser aquecida. A mangueira de vácuo pode ser resistente ao calor até uma temperatura de cerca de 300°C. A mangueira de vácuo 422 pode ser quimicamente inerte e/ou resistente à corrosão para resistir à degradação de quaisquer compostos vaporizados removidos do volume interno 406 durante o aquecimento da mistura de resíduos sólidos. A mangueira de vácuo 422 pode ser uma mangueira forte de alta resistência ao calor revestida de aço.

[00119] Referindo-se novamente à Figura 4, o sistema de vácuo 403 pode incluir uma bomba de vácuo 424. A bomba de vácuo 424 pode ser selecionada para manter uma pressão suficientemente baixa, como aqui descrito, dentro do volume interno 406. Além disso, a bomba de vácuo 424 pode ser quimicamente inerte, resistente ao calor, e/ou resistente à corrosão. Além disso, a bomba de vácuo 424 pode ser suficientemente robusta para operar na presença de quaisquer partículas ou outros contaminantes sólidos transferidos do volume interno 406. A bomba de vácuo 424 pode ser colocada em um suporte ou em uma plataforma elevada para evitar sua exposição à água durante as inundações incidentais.

[00120] Qualquer projeto de bomba de vácuo pode ser incluído no sistema de vácuo 403 sem limitação. Exemplos não limitativos de bombas de vácuo adequadas incluem uma bomba de palheta rotativa, uma bomba de diafragma e uma bomba de anel líquido. A bomba de vácuo 424 pode ser uma bomba de anel líquido. A bomba de vácuo 424 pode ser duas ou mais bombas de anel líquido ligadas em série. Conforme descrito aqui acima, a bomba de vácuo 424 pode manter uma pressão de menos do que de cerca de 50 torr (6,67 kPa) dentro do volume interno 406 e pode remover ainda qualquer vapor d’água e/ou outros compostos vaporizados liberados pela mistura de resíduos sólidos aquecida no volume interno 406.

[00121] Referindo-se novamente à Figura 4, uma fonte de ar 454 pode ser operativamente acoplada ao recipiente do processo 401 através de uma entrada de ar 452. A fonte de ar pode introduzir ar de varredura no volume interno 406 do recipiente do processo 401 para facilitar o movimento dos compostos vaporizados para fora do volume interno 406 e no sistema de vácuo 403. A entrada de ar pode fornecer ar a uma taxa de fluxo selecionada para manter uma pressão de vácuo inferior a cerca de 50 torr (6,67 kPa) dentro do volume interno 406, quando o sistema de vácuo 403 é ativado. A fonte de ar pode ser qualquer fonte de ar conhecida, incluindo, mas não limitado a, um tanque de ar comprimido; um compressor de ar, bomba de ar ou ventilador extraindo do ar atmosférico e qualquer outra fonte de ar conhecida. A fonte de ar pode fornecer um gás isento de oxigênio e não reativo, incluindo, mas não limitado a, nitrogênio e qualquer gás nobre, tal como argônio.

[00122] O ar de varredura fornecido pela fonte de ar 454 pode ser aquecido antes da introdução no volume interno 406. A temperatura do ar de varredura pode variar de cerca de 20°C a cerca de 280°C. A temperatura do ar de varredura pode ser de pelo menos 20°C, pelo menos 40°C, pelo menos 60°C, pelo menos 80°C, pelo menos 100°C, pelo menos 120°C, pelo menos 140°C e pelo menos 160°C. O ar de varredura pode ser aquecido usando um aquecedor de ar de varredura dedicado acoplado operacionalmente à fonte de ar 454. O ar de varredura pode ser direcionado através de um dispositivo de troca de calor para transferir calor residual do aquecedor 405 para o ar de varredura. O exaustor de alta temperatura do aquecedor 405 pode ser direcionado para a fonte de ar 454 para uso como ar de varredura.

[00123] Referindo-se novamente à Figura 4, o sistema de vácuo 403 pode ainda incluir um condensador 426 conectado operativamente à bomba de vácuo 424 e ao recipiente do processo 401 através da mangueira de vácuo 422. O condensador 426 resfria o vapor d’água e/ou outros compostos vaporizados extraídos do recipiente do processo 401 pela bomba de vácuo 424 para produzir águas residuais. A água residual pode ser transferida para um tanque de resfriamento 428 que também está operacionalmente conectado ao condensador 428.

[00124] O tanque de resfriamento 428 pode ser qualquer tanque capaz de manter um líquido aquecido que pode incluir um ou mais dos compostos vaporizados como descrito aqui acima. O tanque de resfriamento 428 pode ser construído de um material resistente à corrosão e não reativo com uma condutância de calor relativamente elevada para melhorar o resfriamento das águas residuais. Um refrigerador ou outro dispositivo de resfriamento ativo (não mostrado) pode ser acoplado operativamente ao tanque de resfriamento 428 para aumentar a taxa de resfriamento das águas residuais dentro do tanque de refrigeração 428.

[00125] O sistema de vácuo pode compreender um condensador. O condensador pode compreender uma entrada superior, uma entrada inferior abaixo da entrada superior, uma bacia de condensado abaixo da entrada inferior e um dreno na bacia de condensado. Quando presente, o condensador é operativamente acoplado à entrada de vácuo do recipiente do processo através da entrada superior do condensador, e o condensador é operativamente acoplado à bomba de vácuo através da entrada inferior do condensador.

[00126] Conforme descrito acima no presente documento, a água residual produzida pelo condensador 426 pode incluir um ou mais dos compostos vaporizados adicionais incluindo, mas não limitado a, cloro e vários solventes orgânicos, em uma solução aquosa. Referindo-se novamente à Figura 4, o sistema de vácuo 403 pode ainda incluir um ou mais dispositivos de tratamento de água 430 operativamente acoplados em série ao tanque de resfriamento de águas residuais 428 oposto ao condensador 426. Os, um ou mais, dispositivos de tratamento de água 430 podem ser configurados para remover os compostos vaporizados adicionais da água condensada para produzir águas residuais tratadas. Exemplos não limitativos de dispositivos de tratamento de água adequados 430 incluem filtros de membrana, câmaras de ozônio e filtros de carvão ativado.

[00127] Os um ou mais dispositivos de tratamento de água 430 podem incluir um filtro de membrana. Qualquer filtro de membrana adequado pode ser incluído como um dispositivo de tratamento de água 430 dentro do sistema de vácuo 403. Exemplos não limitativos de filtros de membrana adequados incluem um filtro de membrana de poliéter sulfona assimétrico; um filtro de membrana de Nylon™ (poliamida); e um filtro de membrana de Teflon™ (politetrafluoretileno, PTFE). O filtro de membrana pode ser selecionado dependendo dos compostos vaporizados esperados a serem removidos das águas residuais. Além disso, o filtro de membrana pode ser selecionado dependendo da temperatura esperada da água residual deixando o tanque de resfriamento 428. Por exemplo, o filtro de membrana de Teflon™ (politetrafluoretileno, PTFE), com uma temperatura de operação máxima de cerca de 180°C, pode tolerar temperaturas muito mais elevadas de águas residuais do que um filtro de membrana de Nylon™ (poliamida), com uma temperatura operacional máxima de cerca de 80°C.

[00128] Os um ou mais dispositivos de tratamento de água 430 podem incluir uma câmara de ozônio. A câmara de ozônio pode esterilizar as águas residuais. Uma câmara de ozônio de qualquer projeto conhecido pode ser selecionada como um dispositivo de tratamento de água 430. Conforme descrito aqui acima, a temperatura de operação máxima da câmara de ozônio pode ser de cerca de 40°C. Sem se limitar a qualquer teoria particular, a eficácia da câmara de ozônio pode ser melhorada a menores temperaturas da água devido ao aumento da solubilidade do ozônio a temperaturas mais baixas da água.

[00129] Os um ou mais dispositivos de tratamento de água 430 podem incluir um filtro de carvão ativado. O filtro de carvão ativado pode adsorver qualquer um ou mais dos compostos vaporizados adicionais das águas residuais. Conforme descrito aqui acima, a eficácia da adsorção dos compostos vaporizados ao carvão ativado é melhorada a temperaturas mais baixas da água. A temperatura máxima de operação do filtro de carvão ativado é de cerca de 35°C.

[00130] Os um ou mais dispositivos de tratamento de água 430 podem ser acoplados operativamente em uma série linear de modo que cada dispositivo possa entrar em contato com todas as águas residuais a serem tratadas. A sequência de dispositivos de tratamento de água 430 pode ser disposta para situar os dispositivos de tratamento de água mais robustos perto do início da série linear e para situar os dispositivos de tratamento de água mais sensíveis para o final da série linear. Um dispositivo de tratamento de água robusto pode ser caracterizado por um ou mais dos seguintes: temperatura de operação relativamente alta; insensibilidade relativa a uma ampla faixa de salinidade e/ou pH; e/ou tolerância à incrustação com material particulado. As séries lineares de um ou mais dispositivos de tratamento de água 430 podem ser dispostas de acordo com a temperatura operacional máxima. Um filtro de membrana com uma temperatura operacional máxima relativamente alta pode ser o primeiro na sequência linear, seguido por uma câmara de ozônio, seguida por um filtro de carvão ativado. O tanque de resfriamento 428 pode resfriar a água residual a uma temperatura abaixo da temperatura de operação máxima mais baixa entre os, um ou mais, dispositivos de tratamento de água 430 e os, um ou mais, dispositivos de tratamento de água 430 podem ser dispostos em qualquer ordem desejada.

[00131] Referindo-se novamente à Figura 4, o sistema de vácuo 403 pode ainda incluir um tanque de retenção de águas residuais tratadas 432 configurado para armazenar a água residual tratada pelos, um ou mais, dispositivos de tratamento de água 430 para subsequente utilização e/ou descarte. Qualquer projeto de tanque de água adequado pode ser selecionado para o tanque de retenção de águas residuais 432 sem limitação. O tanque de retenção de águas residuais 432 pode ser construído a partir de uma maior variedade de materiais em comparação com o tanque de resfriamento 428, porque a água residual tratada foi resfriada e purificada como aqui descrito anteriormente. O tanque de retenção de águas residuais 432 pode ser um tanque de água de fibra de vidro reforçada. Conforme descrito aqui acima, as águas residuais podem ser usadas para controle de poeira, irrigação de culturas não alimentares e/ou descartadas como águas residuais em um sistema de esgoto.

[00132] Referindo-se novamente à Figura 4, o ar que permanece no condensador 426 após os compostos vaporizados terem sido condensados, pode passar através da bomba de vácuo 424 e pode ser exaurido para um ou mais dispositivos de purificação de gases 456. Os gases que saem da bomba de vácuo podem incluir ar, bem como um ou mais gases adicionais incluindo, mas não limitado a, metano, gás cloro, compostos orgânicos clorados e compostos orgânicos voláteis. Os um ou mais dispositivos de purificação de gás 456 podem incluir um leito adsorvente para separar metano e outros gases combustíveis da exaustão da bomba de vácuo. O metano e outros gases combustíveis capturados pelo leito adsorvente podem ser usados para alimentar o aquecedor 405, armazenados para uso posterior, e ou vendidos. Os um ou mais dispositivos de purificação de gás 456 podem incluir um filtro de gás incluindo, mas não limitado a, um filtro de carvão ativado, um filtro de membrana e qualquer outro dispositivo de filtração de gás conhecido. O gás remanescente após o tratamento por todos os um ou mais dispositivos de purificação de gás 456 pode ser exaurido para a atmosfera através de uma abertura de exaustão 458.

Aquecedor

[00133] Referindo-se novamente à Figura 4, o sistema 400 pode incluir um aquecedor 405 operativamente acoplado ao recipiente do processo 401. Qualquer projeto de aquecedor adequado pode ser selecionado como o aquecedor 405 incluindo, mas não limitado a, um aquecedor elétrico, um aquecedor indutivo e um aquecedor convectivo, tal como uma jaqueta com óleo aquecido. O aquecedor 405 pode transferir calor para o volume interno 408 através de uma ou mais paredes aquecidas 448 formando o limite do volume interno 408. A mistura de resíduos sólidos pode ser aquecida dentro do volume interno 406 através da condução do aquecedor 405 para a parede aquecida 448 e através da condução a partir da parede aquecida 448 para uma porção da mistura de resíduos sólidos em contato com a parede aquecida 448.

[00134] O aquecedor 405 pode ser uma jaqueta de aquecimento que envolve o recipiente do processo 401. A jaqueta de aquecimento pode incluir um invólucro oco 410 contendo óleo aquecido 412 circulando dentro do invólucro oco entre uma entrada de óleo aquecida 414 e uma saída de óleo aquecida 416. A temperatura do óleo aquecido 412 pode ser aumentada passando o óleo 412 através de um trocador de calor 418 configurado para transferir calor para o óleo 412 à medida que o mesmo passa entre a saída de óleo aquecida 416 e a entrada de óleo aquecida 414. O trocador de calor pode ser aquecido por qualquer dispositivo de aquecimento conhecido, incluindo, mas não limitado a, um aquecedor elétrico, um aquecedor de gás, um aquecedor indutivo e qualquer outro dispositivo de aquecimento adequado. O funcionamento do trocador de calor 418 pode ser modulado utilizando medições do óleo aquecido obtido por pelo menos um sensor de temperatura situado em um ou mais locais dentro do aquecedor incluindo, mas não limitado a, a entrada de óleo aquecido 414 e a saída de óleo aquecida 416.

[00135] A temperatura do óleo aquecido que sai do trocador de calor 418 pode ser resfriada quando o mesmo circula de volta para a entrada de óleo aquecida 414. Além disso, o óleo pode ainda resfriar quando circula dentro do invólucro oco entre a entrada de óleo aquecida 414 e a saída de óleo aquecida 416. O trocador de calor 418 pode aquecer o óleo a uma temperatura de até cerca de 500°C ou superior à saída do trocador de calor 418, dependendo da extensão do resfriamento durante o transporte para a entrada de óleo aquecido 414. O óleo saindo do trocador de calor 418 pode ser aquecido a pelo menos 300°C, pelo menos 420°C, pelo menos 440°C, pelo menos 460°C e pelo menos 480°C.

[00136] O óleo aquecido pode ser introduzido na entrada de óleo a uma temperatura variando de cerca de 160°C a cerca de 330°C. O óleo aquecido pode ser introduzido na entrada de óleo a uma temperatura acima de cerca de 300°C, tal como acima de 350°C.

[00137] O óleo de aquecimento pode degradar-se durante o uso prolongado devido à oxidação acelerada às temperaturas relativamente elevadas às quais o óleo é aquecido. Quaisquer meios conhecidos de manter a integridade funcional do óleo de aquecimento podem ser usados sem limitação. Uma porção do óleo pode ser continuamente descartada e substituída dentro do circuito de óleo aquecido utilizando quaisquer métodos e dispositivos conhecidos na técnica. O aquecedor pode ser periodicamente desativado e o óleo pode ser trocado durante este período inativo.

[00138] O aquecedor 405 pode ser operado para manter uma temperatura de parede aquecida relativamente constante correspondente a uma temperatura máxima desejada da mistura de resíduos sólidos dentro do recipiente do processo 401, como descrito no presente documento. A temperatura da parede aquecida pode ser mantida a uma temperatura da parede de até cerca de 260°C. A temperatura da parede aquecida pode ser mantida a uma temperatura de parede que varia de cerca de 160°C a cerca de 300°C. A temperatura da parede aquecida pode ser mantida a uma temperatura de parede de pelo menos 160°C, pelo menos 170°C, pelo menos 180°C, pelo menos 190°C, pelo menos 200°C, pelo menos 210°C, pelo menos 220°C, pelo menos 230°C, pelo menos 240°C, pelo menos 250°C, pelo menos 260°C, pelo menos 270°C, pelo menos 280°C e pelo menos 290°C.

[00139] A temperatura da parede aquecida pode influenciar a velocidade na qual a mistura de resíduos sólidos pode ser aquecida até a temperatura final conforme descrito aqui acima. A temperatura da parede aquecida pode ser mantida à temperatura máxima desejada da mistura de resíduos sólidos. A temperatura da parede aquecida pode ser mantida pelo menos 10°C acima da temperatura máxima desejada, pelo menos 20°C acima da temperatura máxima desejada, pelo menos 30°C acima da temperatura máxima desejad a, pelo menos 40°C acima da temperatura máxima desejada, pelo menos 50°C acima da temperatura máxima desejada, pelo menos 60°C acima da temperatura máxima desejada, pelo menos 70°C acima da temperatura máxima desejada, pelo menos 80°C acima da temperatura máxima desejada, pelo menos 90°C acima da temperatura máxima desejada e pelo menos 100°C acima da temperatura máxima desejada da mistura de resíduos sólidos.

Extrusora

[00140] O sistema 400 pode ainda incluir uma extrusora para extrudar a mistura de resíduos sólidos aquecida para fora do recipiente do processo 401 através da saída da extrusora 434. Com referência à Figura 4, o recipiente do processo 401 pode ainda incluir a saída de extrusora 434 para proporcionar um conduíte através da qual a mistura de resíduos sólidos aquecida pode ser extrudada do volume interno 406 para fora do recipiente 401. A extrusora pode incluir um elemento de compressão para comprimir a mistura de resíduos sólidos aquecida em direção à saída da extrusora, forçando assim a mistura de resíduos sólidos através da saída 434 da extrusora.

[00141] O elemento de compressão pode ser qualquer elemento de compressão adequado conhecido na técnica, incluindo, mas não limitado a, uma lâmina misturadora, um transportador de parafuso, um pistão, uma bomba de compressão e qualquer outro elemento de compressão adequado. O elemento de compressão pode ser a lâmina misturadora 446, como ilustrado na Figura 4 e na Figura 6. O misturador 408 pode ser operado em uma direção de rotação para a frente durante o aquecimento e mistura da mistura de resíduos sólidos, e depois operado em uma direção de rotação inversa para comprimir a mistura de resíduos sólidos aquecida em direção à saída de extrusão 434 fazendo a mistura de resíduos sólidos extrudados 436 emergir da saída de extrusão 434.

[00142] O elemento de compressão pode incluir um elemento de compressão dedicado 510 separado das lâminas misturadoras 502/504. O elemento de compressão 510 pode incluir um transportador de parafuso situado dentro de um canal 506 formado dentro de uma porção inferior 508 da parede de vaso 512. A saída de extrusora 434 pode estar situada em uma extremidade do canal 506. Em uso, o elemento de compressão 510 pode ser ativado quando a mistura de resíduos sólidos foi aquecida até a temperatura máxima variando de cerca de 160°C a cerca de 250°C. O elemento de compressão 510 comprime a mistura de resíduos sólidos aquecida dentro do canal 506 em direção a uma extremidade do canal adjacente à saída de extrusora 434. Além disso, as lâminas misturadoras 502/504 são operadas continuamente durante a extrusão, forçando assim a mistura adicional de resíduos sólidos aquecida para baixo entre as lâminas misturadoras 502/504 em direção ao canal 506.

[00143] A Figura 5 é uma vista em seção transversal de uma saída de extrusora 434. A saída de extrusora 434 pode incluir uma parede de saída 602 que envolve uma abertura de lúmen para o volume interno 406 em um e para o exterior do recipiente do processo 401 na extremidade oposta. A superfície interna 606 da parede de saída 602 pode atuar como um molde de extrusão para formar a forma de seção transversal da mistura de resíduos sólidos extrudados. A superfície interna 606 pode definir qualquer perfil de seção transversal de extrusão apropriado como descrito aqui acima, incluindo, mas não limitado a, um perfil circular ou quadrado. A título de exemplo não limitativo, o perfil de seção transversal de extrusão pode ser uma forma quadrada como ilustrado na FIG. 5.

[00144] A saída de extrusora 434 pode ser aquecida para facilitar a extrusão da mistura de resíduos sólidos. A saída de extrusora 434 pode ser operacionalmente ligada a um aquecedor de extrusão (não mostrado), incluindo, mas não limitado a, um aquecedor elétrico, um aquecedor indutivo e um aquecedor convectivo, tal como um jaqueta com óleo aquecido. O aquecedor de extrusão pode transferir calor para o lúmen 604 através da parede de saída 602. A mistura de resíduos sólidos de extrusão pode ser aquecida dentro do lúmen 604 através da condução do aquecedor para a parede de saída 602 e através da condução da parede de saída 602 para uma porção da mistura de resíduos sólidos em contato com a parede de saída 602. O aquecedor pode ser uma porção adicional de uma jaqueta de aquecimento usado para aquecer o restante do recipiente do processo 401. As temperaturas de operação para a extrusora são como aqui descritas e geralmente não devem exceder cerca de 200°C.

[00145] O sistema 400 pode opcionalmente incluir um cortador (não mostrado) configurado para cortar a mistura de resíduos sólidos extrudados em pedaços à medida que é extrudada. Quaisquer dispositivos conhecidos para cortar materiais extrudados pode ser selecionado para uso como o cortador incluindo, mas não limitado a, cortadores a laser, serras, cortadores de jato d’água e qualquer outro dispositivo de corte adequado. A mistura de resíduos extrudados pode ser resfriada ligeiramente para endurecer o material antes do corte. A mistura de resíduos sólidos extrudados pode ser cortada em pedaços com menos de cerca de dois pés (60,96 cm) de comprimento.

[00146] A mistura de resíduos sólidos extrudados pode ser resfriada utilizando um ou mais dispositivos para melhorar a circulação de ar incluindo, mas não limitado a, ventiladores de ar, ventiladores de névoa e qualquer outro dispositivo de circulação de ar adequado conhecido. A taxa de resfriamento da mistura de resíduos sólidos extrudados pode ser melhorada colocando a mistura de resíduos sólidos extrudados em uma superfície resfriada ou dentro de uma câmara resfriada incluindo, mas não limitado a, uma sala com ar condicionado ou câmara refrigerada. A mistura de resíduos sólidos extrudados pode ser imersa em um líquido de resfriamento tal como água em um tanque de resfriamento 450 como ilustrado na Figura 4. A mistura de resíduos sólidos extrudados pode ser extrudada para um transportador, tal como um transportador refrigerado a água, para resfriar a mistura de resíduos sólidos extrudados e formar uma composição de combustível sólido.

Painel de controle

[00147] O sistema pode compreender um painel de controle conectado operativamente ao elemento de mistura, ao aquecedor e à bomba de vácuo. O painel de controle, quando presente, ajusta o volume interno a uma primeira temperatura para vaporizar compostos em uma mistura de resíduos sólidos que compreende plásticos misturados, ajusta o volume interno a uma primeira pressão para remover os compostos vaporizados da mistura de resíduos sólidos, para ajustar o volume interno a uma segunda temperatura entre cerca de 160°C e cerca de 260°C e a uma segunda pressão inferior a cerca de 50 torr (6,67 kPa) enquanto o elemento de mistura está em funcionamento para fundir os plásticos misturados na mistura de resíduos sólidos.

[00148] O painel de controle pode ainda compreender um sistema de controle de realimentação conectado operativamente a um ou mais sensores. Quando presente, o sistema de controle de realimentação recebe pelo menos uma medição de um ou mais sensores e modula o funcionamento da bomba de vácuo, do aquecedor ou do elemento de mistura, de acordo com pelo menos uma regra de controle executada no painel de controle. Os um ou mais sensores monitoram uma ou mais condições de operação do sistema. Exemplos adequados de um ou mais sensores incluem, mas não estão limitados a, um sensor de pressão para monitorar a pressão dentro do volume interno do recipiente do processo; um ou mais sensores de temperatura, cada sensor do temperatura para monitorar a temperatura do óleo introduzido na entrada de óleo da jaqueta de aquecimento, e a temperatura da mistura de resíduos sólidos dentro do volume interno; um sensor de umidade para monitorar a umidade dos compostos vaporizados liberados do volume interno; um sensor de peso para monitorar o peso da mistura de resíduos sólidos dentro do volume interno, e qualquer combinação dos mesmos.

III. Composição do Combustível Sólido

[00149] É proporcionada uma composição de combustível sólido produzida a partir de uma mistura de resíduos sólidos utilizando os métodos e sistemas como aqui descrito acima. A composição de combustível sólido pode ser compatível para uso como uma matéria-prima para várias câmaras de pirólise como parte de um processo de energia de resíduo. O método de formação da composição de combustível sólido resulta em um material com consistência relativamente uniforme e variabilidade reduzida no teor de energia em relação à corrente de resíduos sólidos utilizada para produzir a composição do combustível sólido.

[00150] A composição de combustível sólido pode ter um teor de energia de pelo menos 10.000 BTU/lb (23.260 kJ/kg). A composição de combustível sólido pode ter um teor de energia de pelo menos 10.000 BTU/lb. (23.260 kJ/kg), pelo menos 11.000 BTU/lb. (25.586 kJ/kg), pelo menos 12.000 BTU/lb. (27.912 kJ/kg), pelo menos 13.000 BTU/lb. (30.238 kJ/kg), pelo menos 14.000 BTU/lb. (32.564 kJ/kg) e pelo menos 15.000 BTU/lb (34.890 kJ/kg).

[00151] A composição de combustível sólido pode ter um teor de energia de pelo menos cerca de 8.000 BTU/lb (18.608 kJ/kg). A composição de combustível sólido pode ter um teor de energia de pelo menos cerca de 9.000 BTU/lb (20.934 kJ/kg). A composição de combustível sólido pode ter um teor de energia de menos do que cerca de 14.000 BTU/lb (32.564 kJ/kg). A composição de combustível sólido pode ter um teor de energia variando entre cerca de 8.000 BTU/lb. (18.608 kJ/kg) a cerca de 14.000 BTU/lb (32.564 kJ/kg).

[00152] A composição de combustível sólido pode ter uma densidade variando de cerca de 30 lb/ft3 (480,55 kg/m3) a cerca de 80 lb/ft3 (1281,48 kg/m3). A densidade da composição de combustível sólido pode ser de pelo menos 30 lb/ft3 (480,55 kg/m3), pelo menos 40 lb/ft3 (640,74 kg/m3), pelo menos 50 lb/ft3 (800,92 kg/m3), pelo menos 60 lb/ft3 (961,11 kg/m3) e pelo menos 70 lb/ft3 (1121,29 kg/m3). A composição de combustível sólido pode ter uma densidade de cerca de 50 lb/ft3 (800,92 kg/m3).

[00153] Conforme descrito no presente documento, a composição de combustível sólido também pode ser quimicamente estável, não biodegradável e/ou hidrofóbica, permitindo assim que a composição de combustível sólido seja armazenada em uma ampla faixa de condições de armazenamento sem degradar ou reduzir o teor de energia. Sem se limitar a qualquer teoria particular, o conteúdo de plástico da mistura de resíduos sólidos é fundido e distribuído ao longo da composição de combustível sólido resultante, tornando a composição não biodegradável e/ou hidrofóbica.

[00154] A composição de combustível sólido pode incluir desde cerca de 40% em peso a cerca de 80% em peso de carbono. A composição de combustível sólido pode incluir desde cerca de 40% em peso a cerca de 44% em peso, de cerca de 42% em peso a cerca de 46% em peso, de cerca de 44% em peso a cerca de 48% em peso, de cerca de 46% em peso a cerca de 50% em peso, de cerca de 48% em peso a cerca de 52% em peso, de cerca de 50% em peso a cerca de 54% em peso, de cerca de 52% em peso a cerca de 56% em peso, de cerca de 54% em peso a cerca de 58% em peso, de cerca de 56% em peso a cerca de 62% em peso, de cerca de 60% em peso a cerca de 64% em peso, de cerca de 62% em peso a cerca de 66% em peso, de cerca de 64% em peso a cerca de 68% em peso, de cerca de 66% em peso a cerca de 70% em peso, de cerca de 68% em peso a cerca de 72% em peso, de cerca de 70% em peso a cerca de 74% em peso, de cerca de 72% em peso a cerca de 76% em peso, de cerca de 74% em peso a cerca de 78% em peso, e de cerca de 76% em peso a cerca de 80% em peso de carbono.

[00155] A composição de combustível sólido pode incluir desde cerca de 5% em peso a cerca de 20% em peso de hidrogênio. A composição de combustível sólido pode incluir de cerca de 5% em peso a cerca de 7% em peso de hidrogênio, de cerca de 6% em peso a cerca de 8% de peso de hidrogênio, de cerca de 7% em peso a cerca de 9% em peso de hidrogênio, de cerca de 8% em peso a cerca de 10% em peso de hidrogênio, de cerca de 9% em peso a cerca de 11% em peso de hidrogênio, de cerca de 10% em peso a cerca de 12% em peso de hidrogênio, de cerca de 11% em peso a cerca de 13% em peso de hidrogênio, de cerca de 12% em peso a cerca de 14% em peso de hidrogênio, de cerca de 13% em peso a cerca de 15% em peso de hidrogênio, de cerca de 14% em peso a cerca de 16% em peso de hidrogênio, de cerca de 15% em peso a cerca de 17% em peso de hidrogênio, de cerca de 16% em peso a cerca de 18% em peso de hidrogênio, de cerca de 17% em peso a cerca de 19% em peso de hidrogênio, e de cerca de 18% em peso a cerca de 20% em peso de hidrogênio.

[00156] A composição de combustível sólido pode incluir desde cerca de 5% em peso a cerca de 20% em peso de oxigênio. A composição de combustível sólido pode incluir de cerca de 5% em peso a cerca de 7% em peso de oxigênio, de cerca de 6% em peso a cerca de 8% de peso de oxigênio, de cerca de 7% em peso a cerca de 9% em peso de oxigênio, de cerca de 8% em peso a cerca de 10% em peso de oxigênio, de cerca de 9% em peso a cerca de 11% em peso de oxigênio, de cerca de 10% em peso a cerca de 12% em peso de oxigênio, de cerca de 11% em peso a cerca de 13% em peso de oxigênio, de cerca de 12% em peso a cerca de 14% em peso de oxigênio, de cerca de 13% em peso a cerca de 15% em peso de oxigênio, de cerca de 14% em peso a cerca de 16% em peso de oxigênio, de cerca de 15% em peso a cerca de 17% em peso de oxigênio, de cerca de 16% em peso a cerca de 18% em peso de oxigênio, de cerca de 17% em peso a cerca de 19% em peso de oxigênio, e de cerca de 18% em peso a cerca de 20% em peso de oxigênio.

[00157] A composição de combustível sólido pode incluir menos de cerca de 2% em peso de enxofre. A composição de combustível sólido pode incluir menos de cerca de 1% em peso de enxofre, menos de cerca de cerca de 0,5% em peso de enxofre e menos de cerca de 0,1% em peso de enxofre.

[00158] A composição de combustível sólido pode incluir menos de cerca de 2% em peso de cloro. A composição de combustível sólido pode incluir menos de cerca de 1% em peso de cloro, menos de cerca de 0,5% em peso de cloro e menos de cerca de 0,1% em peso de cloro.

[00159] A composição de combustível sólido pode incluir menos de cerca de 2% em peso de água. A composição de combustível sólido pode incluir menos de cerca de 1% em peso de água, menos de cerca de 0,5% em peso de água e menos de cerca de 0,1% em peso de água. A composição de combustível sólido pode incluir menos de cerca de 1% em peso de água.

[00160] A composição de combustível sólido, quando queimada, pode liberar níveis significativamente mais baixos de toxinas quando queimados em comparação com resíduos sólidos não processados. A quantidade de toxinas liberadas pode e irá variar. A composição de combustível sólido pode liberar menos de cerca de 0,5 lb. (0,23 kg) de óxido alcalino, menos de cerca de 3 lb. (1,36 kg) de cinzas, menos de cerca de 0,1 lb. (0,04 kg) de dióxido de enxofre (SO2) e menos de cerca de 1,5 lb. (0,68 kg) de cloro por milhão de BTU (1.055 x 106 kJ) quando queimada. A composição de combustível sólido pode liberar menos de cerca de 0,5 lb. (0,23 kg) de óxido alcalino por milhão de BTU (1.055 x 106 kJ) quando queimada. A composição do combustível sólido pode liberar menos de cerca de 3 lb. (1,36 kg) de cinzas por milhão de BTU (1.055 x 106 kJ) quando queimada. A composição de combustível sólido pode liberar menos de cerca de 0,1 lb. (0,04 kg) de dióxido de enxofre (SO2) por milhão de BTU (1.055 x 106 kJ) quando queimada. A composição de combustível sólido pode liberar menos de cerca de 1,5 lb. (0,68 kg) de cloro por milhão de BTU (1.055 x 106 kJ) quando queimada.

[00161] A composição de combustível sólido pode libertar uma quantidade de cinzas variando entre cerca de 1 lb. (0,45 kg) e cerca de 30 lb. (13,61 kg) por milhão de BTU (1.055 x 106 kJ) quando queimada, tal como entre cerca de 1 lb. (0,45 kg) e 2 lb. (0,91 kg), entre cerca de 2 lb. (0,91 kg) e 3 lb. (1,36 kg), entre cerca de 3 lb. (1,36 kg) e 4 lb. (1,81 kg), entre cerca de 4 lb. (1,81 kg) e 5 lb. (2,27 kg), entre cerca de 5 lb. (2,27 kg) e 10 lb. (4,54 kg), entre cerca de 10 lb. (4,54 kg) e 15 lb. (6,80 kg), entre cerca de 15 lb. (6,80 kg) e 20 lb. (9,07 kg), entre cerca de 20 lb. (9,07 kg) e 25 lb. (11,34 kg), ou entre cerca de 25 lb. (11,34 kg) e 30 lb (13,61 kg).

[00162] As composições de combustível sólido podem ser utilizadas como uma matéria-prima desenvolvida para substituir ou suplementar carvão, biomassa ou outros combustíveis alternativos durante um processo de encarnação, pirólise ou gaseificação.

EXEMPLO

[00163] Dez toneladas de resíduos sólidos urbanos são distribuídas. O MSW tem um teor de água de cerca de 20% em peso a cerca de 40% em peso e compreende uma variedade de resíduos sólidos residenciais e comerciais, incluindo uma quantidade desconhecida de resíduos sólidos não combustíveis e teor de plásticos misturados. O MSW é rastreado para resíduos sólidos não combustíveis. Os resíduos sólidos não combustíveis, incluindo qualquer vidro, metal, tijolos e pedras, são removidos. O MSW é então analisado pelo seu teor de plásticos misturados. A quantidade de plásticos misturados no MSW é ajustada para entre cerca de 5% em peso e cerca de 60% em peso. Uma vez que o resíduo sólido não combustível é removido e o teor de plástico misturado é ajustado, o MSW é triturado a um tamanho médio de partícula igual a, ou menor do que outras peças individuais no MSW.

[00164] O MSW triturado é introduzido em um recipiente do processo como aqui descrito. O MSW é aquecido a uma temperatura entre cerca de 90°C e cerca de 110°C enquanto é misturado. Este processo separa o MSW em MSW seco e compostos vaporizados, que incluem principalmente vapor d’água e alguns compostos orgânicos voláteis que têm um ponto de ebulição abaixo de cerca de 110°C. A temperatura do MSW é mantida abaixo de cerca de 110°C, de modo que os plásticos misturados não fundem prematuramente e aprisionam água.

[00165] Os compostos vaporizados são removidos do recipiente do processo ao reduzir a pressão dentro do recipiente do processo para menos de cerca de 50 torr (6,67 kPa) utilizando um sistema de vácuo ligado na entrada de vácuo. Um condensador entre o recipiente do processo e a bomba de vácuo do sistema de vácuo captura os compostos vaporizados condensando os mesmos em águas residuais.

[00166] No interior do recipiente do processo, a mistura continua enquanto os compostos vaporizados são removidos sob pressão reduzida. O calor é então aumentado para entre cerca de 190°C e cerca de 260°C, fundindo os plásticos dentro dos MSW secos. O óleo utilizado para aquecer as paredes do recipiente do processo pode ser até 30°C mais quente do que o volume interno do recipiente do processo, porque a mistura constante distribui uniformemente o calor em todo o MSW. O processo de mistura também homogeneíza mais o MSW. As condições de temperatura e pressão também são suficientes para liberar mais água não evaporada na etapa de secagem e para liberar outros VOCs. Além disso, essas condições de processo vaporizam compostos orgânicos clorados e gás cloro derivado principalmente de plásticos contendo cloro no MSW, tal como cloreto de polivinila (PVC) e cloreto de polivinilideno. Estes compostos orgânicos clorados e gás cloro também se condensam no condensador, juntando as águas residuais lá.

[00167] Enquanto ainda quente, mas não acima de 200°C, o MSW seco contendo plásticos misturados fundidos é extrudado através da saída de extrusão. À medida que o MSW é extrudado, ele é cortado em mandris de 2 polegadas (5,08 cm) de comprimento. O MSW extrudado é colocado em um transportador refrigerado a água onde é resfriado a menos de cerca de 65°C, formando uma composição de combustível sólido.

[00168] Com base na análise calorimétrica e na medição de densidade, a composição de combustível sólido tem um teor de energia de cerca de 13.000 BTU/lb (30.238 kJ/kg) e uma densidade variando de cerca de 50 lb/ft3 (800,92 kg/m3). A análise elementar indica que o combustível sólido resultante possui cerca de 60% em peso de carbono, cerca de 10% em peso de hidrogênio, cerca de 10% em peso de oxigênio, menos de cerca de 2% em peso de enxofre, menos de cerca de 2% em peso de cloro e menos de cerca de 1% em peso de água.

[00169] Nenhum gás de síntese é formado durante o processo. Os compostos vaporizados observados não são o resultado de pirólise ou gaseificação. Assim, a composição de combustível sólido resultante não é pirolisada.

[00170] O que precede meramente ilustra os princípios da invenção. Várias modificações e alterações nas modalidades descritas serão evidentes para os especialistas na técnica em vista dos ensinamentos do presente documento. Será, assim, apreciado que os especialistas na técnica serão capazes de conceber inúmeros sistemas, arranjos e métodos que, embora não explicitamente apresentados ou descritos aqui, incorporem os princípios da invenção e, portanto, estão dentro do espírito e escopo da presente invenção. A partir da descrição e desenhos acima, será entendido pelos especialistas na técnica que as modalidades particulares mostradas e descritas são apenas para fins ilustrativos e não se destinam a limitar o escopo da presente invenção. As referências a detalhes de modalidades particulares não pretendem limitar o escopo da invenção.

Claims (9)

1. Composição de combustível sólido com um teor de energia entre 8.000 BTU/lb. (18.608 kJ/kg) e 14.000 BTU/lb. (32.564 kJ/kg), e uma densidade entre 30 lbs./ft3 (480,55 kg/m3) e 80 lbs./ft3 (1281,48 kg/m3), caracterizada pelo fato de que a composição de combustível sólido é isenta de compostos orgânicos voláteis e de resíduos sólidos não combustíveis, não é pirolisada e compreende: entre 56% em peso e 62% em peso de carbono; entre 5% em peso e 20% em peso de hidrogênio; entre 5% em peso e 20% em peso de oxigênio; menos de 2% em peso de enxofre; menos de 2% em peso de cloro; e menos de 1% em peso de água; em que a composição de combustível sólido compreende entre 5% em peso e 35% em peso de plásticos misturados, e uma matriz de plásticos fundidos compreendendo plásticos misturados; em que a composição de combustível sólido é derivada de uma mistura de resíduos sólidos combustíveis contendo carbono; em que a composição de combustível sólido libera, por milhão de BTUs (1.055 x 106 kJ) queimado, menos de 0,5 lb. (0,23 kg) de óxido alcalino, menos de 3 lb (1,36 kg) de cinzas, menos de 0,1 lb. (0,04 kg) de SO2 e menos de 1,5 lb. (0,68 kg) de cloro; em que a composição de combustível sólido é não porosa, livre de odor e estéril; e em que os plásticos misturados compreendem um ou mais plásticos selecionados do grupo que consiste em poliéster, tereftalato de polietileno, polietileno, cloreto de polivinila, cloreto de polivinilideno, polipropileno, poliestireno, poliamidas, acrilonitrila butadieno estireno, polietileno/acrilonitrila butadieno estireno, policarbonato, policarbonato/ acrilonitrila butadieno estireno, poliuretanos, maleimida/ bismaleimida, melamina formaldeído, fenol formaldeídos, poliepóxido, polieteretercetona, poliéterimida, poliimida, ácido poliláctico, poli(metacrilato de metila), politetrafluoretileno e ureia-formaldeído.

2. Composição de combustível sólido, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que não é um resíduo produzido a partir de material secundário não perigoso descartado.

3. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a mistura de resíduos sólidos combustíveis contendo carbono compreende resíduos sólidos urbanos e resíduos agrícolas.

4. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que a mistura de resíduos sólidos combustíveis contendo carbono compreende um resíduo sólido urbano selecionado produzido pela remoção de resíduos plásticos e não combustíveis dos resíduos sólidos urbanos; e a quantidade de plásticos misturados na mistura de resíduos sólidos é ajustada para entre 5% em peso e 60% em peso.

5. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que é isenta de resíduos metálicos não combustíveis.

6. Composição, de acordo com a reivindicação 5, caracterizada pelo fato de que os plásticos misturados compreendem cloreto de polivinila, cloreto de polivinilideno e suas combinações, e os resíduos sólidos secos são aquecidos a pelo menos 190°C.

7. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que compreende menos de 0,5% em peso de água.

8. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que é extrudada sob a forma de hastes com uma dimensão de seção transversal máxima de duas polegadas (5,08 cm) e um comprimento de haste inferior a 2 pés (60,96 cm).

9. Composição, de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que é moída a uma pluralidade de partículas com uma dimensão de partícula máxima de menos de 3 mm.